Peredam air adalah komponen yang sangat diperlukan dalam persiapan beton modern. Ini terutama digunakan untuk:
- Mengurangi penggunaan air dengan tetap menjaga kandungan semen dan fluiditas beton, sehingga meningkatkan kekuatan beton.
- Meningkatkan fluiditas sekaligus menjaga agar semen dan kadar air tidak berubah.
Artikel ini akan memperkenalkan perbedaan antara sistem tradisional dan sistem Superplasticizer polikarboksilat.
Pengurang Air Tradisional dan Keterbatasannya
Pengembangan pereduksi air telah berkembang melalui tiga tahap utama:
1. Pengurang Air Biasa
Generasi pertama pereduksi air, pereduksi air biasa seperti natrium resinat, kalsium lignosulfonat, dan natrium lignosulfonat, muncul pada tahun 1930-an, tetapi memiliki tingkat reduksi air yang rendah (umumnya di bawah 12%).
2. Pengurang Air Efisiensi Tinggi
Seiring dengan meningkatnya permintaan teknik untuk tingkat pengurangan air yang lebih tinggi, peredam air generasi kedua - peredam air berefisiensi tinggi seperti peredam air berbasis naftalena dan melamin - berhasil dikembangkan pada tahun 1960-an. Ini menawarkan tingkat pengurangan air yang lebih tinggi (14%-25%) dan peningkatan kekuatan yang lebih baik, tetapi gagal dalam mempertahankan kemerosotan beton yang baru dicampur.
3. Pengurang Air Berkinerja Tinggi
Untuk mengatasi keterbatasan ini, generasi ketiga-yang diwakili oleh superplasticizer polikarboksilat-dikembangkan pada pertengahan tahun 1980-an. Pereduksi air berkinerja tinggi menunjukkan tingkat pengurangan air yang tinggi, retensi kemerosotan yang sangat baik, peningkatan kekuatan yang unggul, dan penyusutan yang rendah. Selain itu, karena struktur molekulnya yang sangat mudah didesain, fungsionalitasnya dapat disesuaikan dengan memodifikasi struktur molekul atau memperkenalkan gugus fungsi baru.
Apa yang dimaksud dengan Superplasticizer Polikarboksilat?
Superplasticizer Polikarboksilat adalah aditif inovatif yang disintesis melalui kopolimerisasi monomer tak jenuh di bawah aksi inisiator, mencangkokkan rantai samping dengan gugus aktif ke tulang punggung polimer. Hal ini menghasilkan produk yang menawarkan efisiensi tinggi, kehilangan slump yang terkontrol, ketahanan terhadap penyusutan, dan tidak ada efek buruk pada pengaturan dan pengerasan semen. Pereduksi air berkinerja tinggi berbasis polikarboksilat pada dasarnya berbeda dengan pereduksi air naftalena sulfonat formaldehida (NSF) dan melamin sulfonat formaldehida (MSF). Bahkan pada dosis rendah, produk ini memberikan fluiditas yang tinggi pada mortar dan beton, serta viskositas yang rendah, dan mempertahankan kinerja slump pada rasio air dan semen yang rendah. Mereka menunjukkan kompatibilitas yang relatif lebih baik dengan berbagai jenis semen dan merupakan bahan yang sangat diperlukan untuk beton berkekuatan tinggi dan fluiditas tinggi.
Perbedaan Antara Superplasticizer Tradisional dan Polikarboksilat
| Superplasticizer Tradisional | Superplasticizer Polikarboksilat | |
|---|---|---|
| Mekanisme Dispersi | Tolakan elektrostatis | Tolakan elektrostatis dan efek sterik |
| Tingkat Pengurangan Air | 15-25% | hingga 40% |
| Pelestarian Kemerosotan | dalam waktu 30-60 menit | hingga 2 jam |
| Dampak Lingkungan | Mengandung formalin dan bahan kimia lainnya | Bebas formalin |
| Kompatibilitas | Masalah ketidakcocokan | Sangat kompatibel dengan berbagai aditif |
Singkatnya, dibandingkan dengan pengurang air tradisional, Superplasticizer Polikarboksilat menawarkan keuntungan sebagai berikut:
- Tingkat Pengurangan Air yang Tinggi: Tingkat pengurangan air bisa mencapai 25-40%.
- Tingkat Pertumbuhan Kekuatan Tinggi: Kekuatan yang ditingkatkan secara signifikan, terutama dalam pengembangan kekuatan tahap awal.
- Retensi Kemerosotan yang Sangat Baik: Retensi kemerosotan yang luar biasa memastikan hilangnya kemerosotan minimal dari waktu ke waktu.
- Homogenitas Unggul: Memberikan fluiditas yang sangat baik pada beton, memfasilitasi penuangan dan pemadatan yang mudah, cocok untuk beton yang dapat diratakan sendiri dan dipadatkan sendiri.
- Produksi yang dapat dikontrol: Penyesuaian dalam berat molekul polimer, panjang rantai samping, densitas, dan jenis gugus rantai samping memungkinkan tingkat pengurangan air yang disesuaikan, retensi kemerosotan, dan sifat penahan udara.
- Kompatibilitas Luas: Menunjukkan dispersibilitas yang baik dan retensi slump dengan berbagai jenis semen, termasuk semen portland biasa, semen terak, dan semen campuran.
- Penyusutan Rendah: Meningkatkan stabilitas volume, mengurangi penyusutan 28 hari sekitar 20% dibandingkan dengan pereduksi air berbasis naftalena, sehingga mengurangi risiko retak.
- Ramah Lingkungan: Tidak beracun, tidak korosif, dan bebas dari formaldehida dan komponen berbahaya lainnya.
Penjelasan Tambahan
Pereduksi air berkinerja tinggi polikarboksilat dirancang berdasarkan prinsip struktur molekul, memanfaatkan teori tolakan muatan DLVO dan teori penghalang sterik. Gugus aktif dengan fungsi yang berbeda dicangkokkan ke rantai utama, membentuk polimer. Rantai utama molekul polikarboksilat teradsorpsi dengan kuat pada permukaan partikel semen, yang secara efektif menghambat hidrasi dan meningkatkan retensi slump, sedangkan rantai samping mengelilingi partikel semen, memberikan hambatan sterik dan tolakan elektrostatik. Mekanisme ini, berbeda dengan tolakan elektrostatik yang digunakan oleh pereduksi air tradisional untuk membubarkan partikel semen, menghasilkan dispersibilitas dan pengurangan air yang unggul, yang pada akhirnya meningkatkan kinerja keseluruhan produk mortar dan beton.
Pengurang air polikarboksilat disintesis melalui polimerisasi larutan air radikal bebas, mengandung ion klorida minimal dan hanya membutuhkan sedikit alkali untuk netralisasi, sehingga menghasilkan kandungan alkali yang sangat rendah. Sebaliknya, kandungan alkali dari pereduksi air berbasis naftalena sangat bervariasi karena perbedaan proses sulfonasi.
Alkali merupakan faktor utama dalam reaksi alkali-agregat (AAR), yang telah menyebabkan banyak kasus kerusakan beton di seluruh dunia. Alkali dalam beton terutama berasal dari semen, abu terbang, pereduksi air, dan bahan baku lainnya. Secara global, terdapat penekanan yang signifikan dalam mengendalikan kandungan alkali. Sebagai contoh:
- Afrika Selatan mengamanatkan kandungan alkali total maksimum 2,1 kg/m³.
- Proyek Tiga Ngarai di Tiongkok membatasinya hingga 2,5 kg/m³.
- Amerika Serikat membatasinya hingga 3,3 kg/m³.
Sebagai salah satu dari lima komponen penting beton, kandungan alkali pada pereduksi air, khususnya Na2SO4, secara langsung berdampak pada kandungan alkali total beton. Karena proses produksi yang melibatkan sulfonasi asam sulfat pekat dan netralisasi natrium hidroksida, beberapa pereduksi air berbasis naftalena mengandung kadar Na2SO4 setinggi 30%, dengan sebagian besar sekitar 10% dan kandungan ion klorida umumnya melebihi 0,3% atau lebih tinggi. Sebaliknya, pereduksi air berbasis polikarboksilat disintesis melalui polimerisasi larutan berair tanpa sulfonasi, hanya membutuhkan sedikit natrium hidroksida untuk penyesuaian pH, menghasilkan kandungan ion alkali dan klorida yang dapat diabaikan. Hal ini secara signifikan meningkatkan daya tahan mortar dan beton serta menjadikan peredam air berbasis polikarboksilat sebagai komponen penting untuk memproduksi beton ramah lingkungan dan berkinerja tinggi.
