Soluție de agent de reducere a apei la mai multe ciment cu probleme

Ciment cu conținut ridicat de alcali
Alcalii solubili din ciment sunt de obicei exprimate ca echivalent Na₂O și provin în principal din argilă și din aditivii utilizați în producția de ciment. O cantitate adecvată de alcali solubil promovează hidratarea cimentului, ceea ce facilitează dezvoltarea timpurie a rezistenței betonului. Experimentele au arătat că fluiditatea betonului de ciment crește odată cu conținutul de alcali. Cu toate acestea, atunci când conținutul de alcali atinge un anumit nivel, hidratarea cimentului se accelerează brusc, determinând o reducere semnificativă a fluidității pastei de ciment. Efectul de plastifiant al agenților de reducere a apei scade, de asemenea, în mod semnificativ, ceea ce duce la o pierdere mai mare în timp pentru betonul utilizat în aplicații de beton gata de amestec și pompabil.

Motivul principal pentru acest fenomen este că alcaliile din ciment accelerează dizolvarea aluminatului tricalcic (C3A). În prezența gipsului ca regulator de priză, cristalele AFt se formează rapid și încapsulează suprafața C3A, inhibând hidratarea directă la aluminatul de calciu și îmbunătățind fluiditatea pastei de ciment.

Cu toate acestea, conținutul excesiv de alcali duce la formarea unei cantități mari de cristale AFt în stadiul inițial, reducând fluiditatea și făcând agenții de reducere a apei mai puțin eficienți. Acest lucru se caracterizează prin eficiență inadecvată de reducere a apei, efecte de plastificare slabe și pierderi mai mari de slump în timp. Când se utilizează ciment cu conținut ridicat de alcali, agenții de reducere a apei cu conținut scăzut de sulfați prezintă performanțe slabe. În schimb, agenții de reducere a apei cu conținut ridicat de sulfat (de exemplu, conținut de sulfat de sodiu peste 20%) demonstrează o adaptabilitate semnificativ mai bună.

Această îmbunătățire apare deoarece agenții de reducere a apei cu conținut scăzut de sulfat conțin CaSO4 care se dizolvă ușor. Înainte ca gipsul din ciment să se dizolve, SO3 semnificativ este deja prezent în apă, reacționând cu C3A pentru a forma cristale de AFt, prevenind formarea aluminatului de calciu și atenuând pierderea de fluiditate. Agenții de reducere a apei cu conținut ridicat de sulfat de sodiu sunt mai potriviți pentru cimentul cu conținut ridicat de alcali. Mulți agenți de reducere a apei pe bază de policarboxilat au niveluri scăzute ale pH-ului și, atunci când sunt combinați cu retardanți acizi precum acidul citric, se luptă să se adapteze la cimentul cu conținut ridicat de alcali. Aditivii acizi neutralizează rapid alcalii, eliberând căldură, care crește temperatura și accelerează hidratarea cimentului. Acest lucru duce la o fluiditate slabă și o pierdere rapidă a slump-ului. Întârzietorii alcalini, pe de altă parte, pot evita aceste probleme.

Ciment slab alcalin cu deficit de sulf
Conținutul optim de alcali solubil în ciment este în general considerat a fi de {{0}},4%-0,6%. Cimentul cu mai puțin de 0,4% alcalin este denumit ciment cu conținut scăzut de alcali. Alcaliile solubile sunt adesea prezente sub formă de săruri sulfat, astfel încât cimentul cu conținut scăzut de alcali este denumit și ciment cu deficit de sulf.

Când cimentul cu conținut scăzut de alcali este amestecat cu agenți de reducere a apei, fluiditatea este de obicei slabă. Creșterea dozei de agent de reducere a apei oferă o îmbunătățire limitată și deseori exacerbează probleme precum sângerarea, omogenitatea slabă a betonului și pierderea rapidă în declin. Agenții obișnuiți de reducere a apei nu reușesc să se adapteze eficient la cimentul cu deficit de sulf, chiar și cu o doză de retarder semnificativ crescută.

Cauza principală a acestei incompatibilități constă în SO3 insuficient din ciment, care nu reușește să suprime în mod eficient hidratarea C3A. Acest lucru duce la o adsorbție rapidă și excesivă a aditivilor de către C3A, reducând eficiența de plastificare a agenților de reducere a apei. Suplimentarea alcalinelor solubile (de exemplu, sulfații) este singura soluție eficientă. Simpla creștere a dozei de retarder are un efect minim.

Ciment cu amestec ridicat
Conform standardelor chinezești pentru ciment, la ciment pot fi adăugate cantități mari de aditivi, cum ar fi cenușa zburătoare, puzolane, zgură și calcar măcinat fin. Acești aditivi variază ca activitate, cererea de apă, conținutul de minerale și proprietățile de adsorbție, influențând compatibilitatea aditivilor cu cimentul.

Cenușa zburătoare de înaltă calitate ar trebui să aibă activitate ridicată (conținut ridicat de SiO2 și Al2O3 reactiv), pierderi reduse la aprindere (LOI), dimensiunea particulelor fine și cerere scăzută de apă. LOI, care indică conținutul de carbon nears din cenușa zburătoare, are cel mai mare impact asupra compatibilității aditivilor. Conținutul mai mare de carbon degradează performanța betonului prin creșterea cererii de apă și sângerare, exacerbarea deformației prin contracție și slăbirea legăturii dintre pasta de ciment și agregate.

Carbonul nears din cenușa zburătoare formează, de asemenea, o peliculă hidrofobă pe suprafețele particulelor, obstrucționând pătrunderea apei și reducând reactivitatea cenușii zburătoare. Carbonul concurează în continuare cu cimentul pentru adsorbția aditivilor, afectând fluiditatea pastei de ciment. Soluțiile includ creșterea dozei de aditivi și utilizarea concomitentă de agenți de antrenare a aerului de înaltă calitate. Bulele de aer fine și uniforme pot atenua efectele adverse ale cenușii zburătoare cu conținut ridicat de carbon.

Cimentul de zgură, cu conținutul său ridicat de aluminați, necesită adesea gips suplimentar pentru a regla priza. Procesele obișnuite de fabricare a cimentului Portland pot exacerba deficiența de sulf în cimentul de zgură. Agenții de reducere a apei cu conținut ridicat de sulfați, combinați cu agenți de antrenare a aerului de calitate, oferă performanțe mai bune pentru un astfel de ciment.

Ciment cu conținut ridicat de C3A
Cimentul constă în principal din C3S, C2S, C3A și C4AF, cu activitatea lor de adsorbție clasificată ca C3A > C4AF > C3S > C2S. C3A are cea mai mare capacitate de adsorbție pentru agenții de reducere a apei. Pe măsură ce conținutul de C3A crește, fluiditatea betonului scade, iar pierderea de slump în timp crește.

Excesul de C3A (peste 8%) are un impact negativ asupra fluidității betonului, consumând majoritatea agenților de reducere a apei, lăsând agenți insuficienti pentru a dispersa alte componente minerale precum C3S. Testele au arătat că adăugarea de SO3 (prin agenți de reducere a apei cu conținut ridicat de sulfat) sau utilizarea concomitentă a retardanților acidului hidroxil carboxilic poate suprima hidratarea și adsorbția C3A. Întârzietorii multi-alcool sunt mai puțin eficienți.

Agenții de reducere a apei cu costuri reduse cu dozare crescută pot satisface, de asemenea, cererea de C3A, îmbunătățind în același timp fluiditatea altor componente precum C3S. Deoarece astfel de agenți sunt rentabili, ei nu măresc semnificativ cheltuielile.