A vízreduktor a modern betonkészítés nélkülözhetetlen összetevője. Elsősorban a következőkre használják:
- Csökkenti a vízfelhasználást a cementtartalom és a beton folyékonyságának megőrzése mellett, ezáltal növelve a beton szilárdságát.
- Növeli a folyékonyságot a cement- és víztartalom változatlanul hagyása mellett.
Ez a cikk bemutatja a hagyományos és a Polikarboxilát szuperlágyítók.
Hagyományos vízcsökkentők és korlátaik
A vízcsökkentők fejlesztése három fő szakaszon keresztül haladt:
1. Rendes víz reduktorok
A vízreduktorok első generációja, a közönséges vízreduktorok, mint a nátrium-rezinát, a kalcium- és a nátrium-lignoszulfonát, az 1930-as években jelentek meg, de alacsony vízredukciós rátával rendelkeztek (általában 12% alatt).
2. Nagy hatékonyságú vízcsökkentők
Ahogy a nagyobb vízcsökkentési arányok iránti műszaki igények nőttek, az 1960-as években sikeresen kifejlesztették a második generációs, nagy hatékonyságú vízcsökkentőket, például a naftalin- és a melaminalapú vízcsökkentőket. Ezek nagyobb vízcsökkentési arányt (14%-25%) és jobb szilárdságnövelést kínáltak, de a frissen kevert beton süllyedésének megtartásában elmaradtak.
3. Nagy teljesítményű vízcsökkentők
Ennek a korlátozásnak a kezelésére az 1980-as évek közepén kifejlesztették a harmadik generációt, amelyet a polikarboxilát szuperlágyítók képviselnek. A nagy teljesítményű vízreduktorok nagy vízcsökkentési arányt, kiváló süllyedésmegtartást, kiváló szilárdságnövelést és alacsony zsugorodást mutatnak. Ezen túlmenően, a jól tervezhető molekulaszerkezetüknek köszönhetően a molekulaszerkezetek módosításával vagy új funkciós csoportok bevezetésével a funkcionalitásuk testre szabható.
Mi az a polikarboxilát szuperlágyítószer?
Polikarboxilát szuperlágyítószer egy innovatív adalékanyag, amelyet telítetlen monomerek kopolimerizációjával szintetizálnak iniciátorok hatására, aktív csoportokat tartalmazó oldalláncokat oltva a polimer gerincre. Ennek eredményeként olyan termék jön létre, amely nagy hatékonyságot, ellenőrzött süllyedésveszteséget, zsugorodásállóságot biztosít, és nincs káros hatással a cement megkötésére és megszilárdulására. A polikarboxilát alapú nagy teljesítményű vízreduktorok alapvetően különböznek a naftalin-szulfonát-formaldehid (NSF) és a melamin-szulfonát-formaldehid (MSF) vízreduktoroktól. Még alacsony dózisban is nagy folyékonyságot kölcsönöznek a habarcsnak és a betonnak, valamint alacsony viszkozitást, és alacsony víz/cement arányok mellett is fenntartják a süllyedési teljesítményt. Viszonylag jobb kompatibilitást mutatnak a különböző cementtípusokkal, és a nagy szilárdságú, nagy folyékonyságú betonok nélkülözhetetlen anyagai.
A hagyományos és a polikarboxilát szuperlágyító közötti különbségek
| Hagyományos lágyítószer | Polikarboxilát szuperlágyítószer | |
|---|---|---|
| Diszperziós mechanizmus | Elektrosztatikus taszítás | Elektrosztatikus taszítás és sztérikus hatások |
| Vízcsökkentési arány | 15-25% | 40%-ig |
| Slump megőrzése | 30-60 percen belül | legfeljebb 2 óra |
| Környezeti hatás | Formaldehidet és más vegyi anyagokat tartalmaznak | Formaldehidmentes |
| Kompatibilitás | Összeférhetetlenségi problémák | Nagymértékben kompatibilis a különböző adalékanyagokkal |
Összefoglalva, a hagyományos vízcsökkentőkhöz képest a polikarboxilát szuperlágyító a következő előnyöket kínálja:
- Magas vízcsökkentési arány: A vízcsökkentési arány elérheti a 25-40%.
- Nagy szilárdságú növekedési ütem: Jelentősen megnövelt szilárdság, különösen a szilárdság korai szakaszában.
- Kiváló zsugorodástartó képesség: Kivételes zsugorodásmegtartás biztosítja a minimális zsugorodásveszteséget az idő múlásával.
- Kiváló homogenitás: Kiváló folyékonyságot kölcsönöz a betonnak, megkönnyíti a könnyű öntözést és tömörítést, alkalmas önterülő és öntömörödő betonhoz.
- Ellenőrizhető termelés: A polimer molekulatömegének, az oldalláncok hosszának, sűrűségének és az oldallánccsoportok típusának beállítása lehetővé teszi a személyre szabott vízcsökkentési arányok, a süllyedés-visszatartás és a levegő-elvonó tulajdonságok beállítását.
- Széles körű kompatibilitás: Jó diszpergálhatóságot és süllyedésmegtartást mutat különböző típusú cementekkel, beleértve a közönséges portlandcementet, salakcementet és kevert cementet.
- Alacsony zsugorodás: Naftalin alapú vízcsökkentőkhöz képest körülbelül 20%-vel csökkenti a 28 napos zsugorodást, ezáltal mérsékli a repedés kockázatát.
- Környezetbarát: Nem mérgező, nem korrodáló, formaldehidtől és más káros összetevőktől mentes.
További magyarázat
Nagy teljesítményű polikarboxilát vízreduktorok a molekulaszerkezeti elvek alapján, a DLVO töltéstaszító elmélet és a sztérikus akadály elmélet felhasználásával tervezték. A különböző funkcionalitású aktív csoportokat a főláncra oltják, így alkotva a polimert. A polikarboxilát molekula fő lánca szilárdan adszorbeálódik a cementrészecskék felületén, hatékonyan akadályozva a hidratációt és fokozva a süllyedés megtartását, míg az oldalláncok körülveszik a cementrészecskéket, sterikus akadályt és elektrosztatikus taszítást biztosítva. Ez a mechanizmus, amely különbözik a hagyományos vízcsökkentők által a cementrészecskék diszpergálására használt elektrosztatikus taszítástól, kiváló diszpergálhatóságot és vízcsökkentést eredményez, ami végső soron növeli a habarcs és betontermékek általános teljesítményét.
A polikarboxilát vízreduktorokat szabadgyökös vizes oldat polimerizációval szintetizálják, minimális kloridionokat tartalmaznak, és csak kis mennyiségű lúgot igényelnek a semlegesítéshez, ami nagyon alacsony lúgtartalmat eredményez. Ezzel szemben a naftalin alapú vízreduktorok lúgtartalma a szulfonálási folyamatok különbségei miatt jelentősen változik.
Az alkáli az egyik fő tényező az alkáli-aggregátum reakciókban (AAR), amelyek világszerte számos esetben okoztak betonromlást. A betonban lévő lúgok elsősorban a cementből, a pernye, a vízreduktorokból és más nyersanyagokból származnak. Világszerte jelentős hangsúlyt fektetnek a lúgtartalom szabályozására. Például:
- Dél-Afrika legfeljebb 2,1 kg/m³ összes lúgtartalmat ír elő.
- A kínai Három Szurdok projekt 2,5 kg/m³-re korlátozza.
- Az Egyesült Államokban ez a határérték 3,3 kg/m³.
A beton öt alapvető alkotóelemének egyikeként a vízkicsinyítők, különösen a Na2SO4 lúgtartalma közvetlenül befolyásolja a beton teljes lúgtartalmát. A koncentrált kénsavas szulfonálást és nátrium-hidroxid semlegesítést magában foglaló gyártási folyamatok miatt egyes naftalin alapú vízreduktorok Na2SO4-tartalma akár 30% is lehet, a legtöbbjüké 10% körül van, a kloridion-tartalom pedig általában meghaladja a 0,3%-t vagy annál magasabb. Ezzel szemben a polikarboxilát-alapú vízreduktorokat szulfonálás nélküli vizes oldatos polimerizációval szintetizálják, és csak minimális nátrium-hidroxidot igényelnek a pH beállításához, ami elhanyagolható alkáli- és kloridion-tartalmat eredményez. Ez jelentősen javítja a habarcs és a beton tartósságát, és a polikarboxilát-alapú vízreduktorokat a zöld, nagy teljesítményű beton előállításához nélkülözhetetlen összetevőkké teszi.
