Vee redutseerija on kaasaegse betooni valmistamisel hädavajalik komponent. Seda kasutatakse peamiselt selleks, et:
- Vähendada veekasutust, säilitades samal ajal tsemendisisalduse ja betooni voolavuse, suurendades seeläbi betooni tugevust.
- Suurendada voolavust, säilitades samal ajal tsemendi ja vee sisalduse muutumatuna.
See artikkel tutvustab erinevust traditsioonilise ja Polükarboksülaat-superplastifikaatorid.
Traditsioonilised veevähendajad ja nende piirangud
Veevähendajate väljatöötamine on läbinud kolm peamist etappi:
1. Tavalised vee reduktorid
Esimese põlvkonna veepõhised redutseerijad, tavalised veepõhised redutseerijad, nagu naatriumresinaat, kaltsiumlignosulfonaat ja naatriumlignosulfonaat, tekkisid 1930. aastatel, kuid nende veepõhine redutseerimiskiirus oli madal (tavaliselt alla 12%).
2. Kõrge efektiivsusega vee reduktorid
Kuna inseneride nõudmised suuremate veevähendusmäärade järele kasvasid, töötati 1960ndatel edukalt välja teise põlvkonna suure tõhususega veevähendajad, nagu naftaleeni- ja melamiinipõhised veevähendajad. Need pakkusid suuremat veevähendusmäära (14%-25%) ja paremat tugevuse suurendamist, kuid ei suutnud säilitada värskelt segatud betooni nõrgumist.
3. Suure jõudlusega vee reduktorid
Selle piirangu kõrvaldamiseks töötati 1980ndate keskel välja kolmas põlvkond, mida esindavad polükarboksülaatidest superplastifikaatorid. Kõrge veevähendajatel on kõrge veevähendusmäär, suurepärane mahajäämus, suurepärane tugevuse suurendamine ja väike kokkutõmbumine. Lisaks sellele on nende väga hästi kujundatava molekulaarstruktuuri tõttu võimalik nende funktsionaalsust kohandada molekulaarstruktuuri muutmise või uute funktsionaalsete rühmade lisamise teel.
Mis on polükarboksülaadi superplastifikaator?
Polükarboksülaat Superplastifikaator on uuenduslik lisand, mis sünteesitakse küllastumata monomeeride kopolümerisatsiooni teel initsiaatorite toimel, pookides aktiivsete rühmadega külgahelaid polümeeri selgroo külge. Selle tulemuseks on toode, mis pakub suurt tõhusust, kontrollitud vajumiskaotust, kahanemiskindlust ning ei avalda kahjulikku mõju tsemendi tahenemisele ja kõvenemisele. Polükarboksülaatidel põhinevad suure jõudlusega veesoodustid erinevad põhimõtteliselt naftaleensulfonaatformaldehüüdi (NSF) ja melamiinsulfonaatformaldehüüdi (MSF) veesoodustitest. Isegi väikestes annustes annavad nad mördile ja betoonile suure voolavuse ja madala viskoossuse ning säilitavad madalate vee ja tsemendi suhtarvude juures viskoossuse. Nad sobivad suhteliselt paremini kokku erinevate tsemenditüüpidega ja on asendamatud materjalid suure tugevusega ja suure voolavusega betooni jaoks.
Traditsioonilise ja polükarboksülaat-polüplastifikaatori erinevused
| Traditsiooniline superplastifikaator | Polükarboksülaat Superplastifikaator | |
|---|---|---|
| Dispersioonimehhanism | Elektrostaatiline tõrjutus | Elektrostaatiline tõrjumine ja steriilsed mõjud |
| Vee vähendamise määr | 15-25% | kuni 40% |
| Slump Säilitamine | 30-60 minuti jooksul | kuni 2 tundi |
| Keskkonnamõju | sisaldavad formaldehüüdi ja muid kemikaale | Formaldehüüdivaba |
| Ühilduvus | Kokkusobimatusprobleemid | Sobib hästi kokku erinevate lisaainetega |
Kokkuvõttes pakub polükarboksülaatpehmendaja võrreldes traditsiooniliste veevähendajatega järgmisi eeliseid:
- Kõrge vee vähendamise määr: Vee vähendamise määr võib ulatuda 25-40%.
- Kõrge tugevuse kasvumäär: Oluliselt suurem tugevus, eriti varajases etapis tugevuse arengus.
- Suurepärane nõrgumise säilitamine: Erakordne paagutussäilitus tagab aja jooksul minimaalse paagutuskadu.
- Suurepärane homogeensus: annab betoonile suurepärase voolavuse, hõlbustades lihtsat valamist ja tihendamist, sobib isetasanduvaks ja isekihistuvaks betooniks.
- Kontrollitav tootmine: Polümeeri molekulmassi, külgahela pikkuse, tiheduse ja külgahelarühmade tüübi reguleerimine võimaldab kohandada vee vähendamise määra, mahajäämust ja õhutõmbamise omadusi.
- Laiaulatuslik ühilduvus: Hea dispergeeritavus ja mahajäämus erinevate tsemenditüüpidega, sealhulgas tavalise portlandtsemendi, räbutsemendi ja segatud tsemendiga.
- Madal kokkutõmbumine: Suurendab mahu stabiilsust, vähendades 28-päevast kokkutõmbumist ligikaudu 20% võrra võrreldes naftaleenipõhiste veevähendajatega, vähendades seeläbi pragunemisohtu.
- Keskkonnasõbralik: mittemürgine, mittesöövitav ning formaldehüüdi ja muude kahjulike komponentide vaba.
Täiendav selgitus
Polükarboksülaadid, mis vähendavad suure jõudlusega vett on kavandatud molekulaarstruktuuri põhimõtete alusel, kasutades DLVO laengutõrje teooriat ja steriilsete takistuste teooriat. Erinevate funktsionaalsustega aktiivsed rühmad on poogitud põhiahelale, moodustades polümeeri. Polükarboksülaatmolekuli põhiahel adsorbeerub kindlalt tsemendiosakeste pinnale, takistades tõhusalt hüdratatsiooni ja suurendades nõrgumise säilitamist, samas kui külgahelad ümbritsevad tsemendiosakesi, tagades nii steriilse takistuse kui ka elektrostaatilise tõrjumise. See mehhanism, mis erineb elektrostaatilisest tõrjutusest, mida traditsioonilised veevähendajad kasutavad tsemendiosakeste hajutamiseks, annab parema hajutatavuse ja veevähenduse, mis lõppkokkuvõttes parandab mördi ja betoontoodete üldist toimivust.
Polükarboksülaatidest veepõhised redutseerijad sünteesitakse vabaradikaalse vesilahuse polümerisatsiooni teel, mis sisaldab minimaalselt kloriidioone ja nõuab neutraliseerimiseks ainult väikest kogust leeliseid, mille tulemuseks on väga väike leelisisaldus. Seevastu naftaleenipõhiste veepõhiste redutseerijate leelisainesisaldus varieerub oluliselt, mis on tingitud erinevustest sulfoonimisprotsessides.
Leelismetallid on peamine tegur leelis-agregaatide reaktsioonides (AAR), mis on põhjustanud arvukalt betooni riknemist kogu maailmas. Leelismetallid betoonis pärinevad peamiselt tsemendist, lendtuhast, vee redutseerijatest ja muudest toorainetest. Kogu maailmas pööratakse suurt tähelepanu leelismetallide sisalduse kontrollimisele. Näiteks:
- Lõuna-Aafrikas on lubatud maksimaalne leelismetallide kogusisaldus 2,1 kg/m³.
- Hiina Kolme kuristiku projektis on see piiratud 2,5 kg/m³.
- Ameerika Ühendriikides on selle piirnorm 3,3 kg/m³.
Vee redutseerijate, eelkõige Na2SO4 leelisainesisaldus, mis on üks betooni viiest olulisest komponendist, mõjutab otseselt betooni leelisainesisaldust. Tootmisprotsesside tõttu, mis hõlmavad kontsentreeritud väävelhappe sulfoonimist ja naatriumhüdroksiidi neutraliseerimist, sisaldavad mõned naftaleenipõhised veepõhised redutseerijad Na2SO4 sisaldust kuni 30%, kusjuures enamik neist on umbes 10% ja kloriidioonide sisaldus on tavaliselt üle 0,3% või rohkem. Seevastu polükarboksülaatidel põhinevad veepõhised redutseerijad sünteesitakse vesilahuse polümerisatsiooni teel ilma sulfoonimata, mis nõuab pH reguleerimiseks ainult minimaalset naatriumhüdroksiidi, mille tulemuseks on tühine leelis- ja kloriidioonide sisaldus. See parandab oluliselt mördi ja betooni vastupidavust ning muudab polükarboksülaadipõhised veesoodustid oluliseks komponendiks rohelise, kõrgtehnoloogilise betooni tootmisel.
