Su azaltıcı, modern beton hazırlamada vazgeçilmez bir bileşendir. Öncelikle aşağıdakiler için kullanılır:
- Çimento içeriğini ve beton akışkanlığını korurken su kullanımını azaltır, böylece beton mukavemetini artırır.
- Çimento ve su içeriğini değiştirmeden akışkanlığı artırın.
Bu makale, geleneksel ve geleneksel olmayan arasındaki farkı tanıtmak üzeredir. Polikarboksilat süperplastikleştiriciler.
Geleneksel Su Azaltıcılar ve Sınırlamaları
Su azaltıcıların gelişimi üç ana aşamadan geçerek ilerlemiştir:
1. Sıradan Su Redüktörleri
İlk nesil su azaltıcılar olan sodyum resinat, kalsiyum lignosülfonat ve sodyum lignosülfonat gibi sıradan su azaltıcılar 1930'larda ortaya çıkmış ancak düşük su azaltma oranlarına sahip olmuştur (genellikle 12%'nin altında).
2. Yüksek Verimli Su Düşürücüler
Daha yüksek su azaltma oranlarına yönelik mühendislik talepleri arttıkça, ikinci nesil -naftalin bazlı ve melamin bazlı su azaltıcılar gibi yüksek verimli su azaltıcılar- 1960'larda başarılı bir şekilde geliştirildi. Bunlar daha yüksek su azaltma oranları (14%-25%) ve daha iyi mukavemet artışı sunmuş, ancak yeni karıştırılmış betonun çökmesini korumada yetersiz kalmıştır.
3. Yüksek Performanslı Su Düşürücüler
Bu sınırlamayı ele almak için, 1980'lerin ortalarında polikarboksilat süperakışkanlaştırıcılar tarafından temsil edilen üçüncü nesil geliştirilmiştir. Yüksek performanslı su azaltıcılar, yüksek su azaltma oranları, mükemmel çökme tutma, üstün mukavemet artışı ve düşük büzülme sergiler. Ayrıca, son derece tasarlanabilir moleküler yapıları nedeniyle, moleküler yapıları değiştirilerek veya yeni fonksiyonel gruplar eklenerek işlevsellikleri uyarlanabilir.
Polikarboksilat Süper Akışkanlaştırıcı Nedir?
Polikarboksilat Süperplastikleştirici başlatıcıların etkisi altında doymamış monomerlerin kopolimerizasyonu yoluyla sentezlenen ve aktif gruplara sahip yan zincirlerin polimer omurgasına aşılanmasıyla elde edilen yenilikçi bir katkı maddesidir. Bu sayede yüksek verimlilik, kontrollü çökme kaybı, büzülme direnci sunan ve çimentonun priz alması ve sertleşmesi üzerinde hiçbir olumsuz etkisi olmayan bir ürün elde edilir. Polikarboksilat bazlı yüksek performanslı su azaltıcılar, naftalin sülfonat formaldehit (NSF) ve melamin sülfonat formaldehit (MSF) su azaltıcılardan temel olarak farklıdır. Düşük dozajlarda bile harç ve betona yüksek akışkanlık ve düşük viskozite kazandırır ve düşük su-çimento oranlarında çökme performansını korurlar. Çeşitli çimento türleri ile nispeten daha iyi uyumluluk gösterirler ve yüksek dayanımlı, yüksek akışkanlıklı beton için vazgeçilmez malzemelerdir.
Geleneksel ve Polikarboksilat Süperakışkanlaştırıcı Arasındaki Farklar
| Geleneksel Süper Akışkanlaştırıcı | Polikarboksilat Süperplastikleştirici | |
|---|---|---|
| Dağılım Mekanizması | Elektrostatik itme | Elektrostatik itme ve sterik etkiler |
| Su Azaltma Oranı | 15-25% | 40%'ye kadar |
| Çökme Koruması | 30-60 dakika içinde | 2 saate kadar |
| Çevresel Etki | Formaldehit ve diğer kimyasalları içerir | Formaldehit içermez |
| Uyumluluk | Uyumsuzluk sorunları | Çeşitli katkı maddeleri ile son derece uyumlu |
Özetle, geleneksel su azaltıcılarla karşılaştırıldığında, Polikarboksilat Süper Akışkanlaştırıcı aşağıdaki avantajları sunar:
- Yüksek Su Azaltma Oranı: Su azaltma oranları 25-40%'ye ulaşabilir.
- Yüksek Mukavemet Büyüme Oranı: Özellikle erken evre mukavemet gelişiminde önemli ölçüde artırılmış mukavemet.
- Mükemmel Çökme Tutuculuğu: Olağanüstü çökme tutma özelliği, zaman içinde minimum çökme kaybı sağlar.
- Üstün Homojenlik: Betona mükemmel akışkanlık kazandırır, kolay dökülmesini ve sıkıştırılmasını sağlar, kendiliğinden yayılan ve kendiliğinden yerleşen beton için uygundur.
- Kontrol Edilebilir Üretim: Polimer moleküler ağırlığı, yan zincir uzunluğu, yoğunluğu ve yan zincir gruplarının türündeki ayarlamalar, özel su azaltma oranları, çökme tutma ve hava sürükleme özellikleri sağlar.
- Geniş Uyumluluk: Sıradan Portland çimentosu, cüruflu çimento ve harmanlanmış çimento dahil olmak üzere çeşitli çimento türleri ile iyi dağılabilirlik ve çökme tutma özelliği gösterir.
- Düşük Büzülme: Naftalin bazlı su azaltıcılara kıyasla 28 günlük büzülmeyi yaklaşık 20% azaltarak hacim stabilitesini artırır, böylece çatlama risklerini azaltır.
- Çevre Dostu: Toksik değildir, aşındırıcı değildir ve formaldehit ve diğer zararlı bileşenler içermez.
Ek Açıklama
Polikarboksilat yüksek performanslı su azaltıcılar DLVO yük itme teorisi ve sterik engel teorisi kullanılarak moleküler yapı prensiplerine göre tasarlanmıştır. Farklı işlevlere sahip aktif gruplar ana zincir üzerine aşılanarak polimer oluşturulur. Polikarboksilat molekülünün ana zinciri çimento partiküllerinin yüzeyine sıkıca adsorbe olarak hidrasyonu etkili bir şekilde engeller ve çökme tutuculuğunu artırırken, yan zincirler çimento partiküllerini çevreleyerek hem sterik engelleme hem de elektrostatik itme sağlar. Geleneksel su azaltıcıların çimento partiküllerini dağıtmak için kullandığı elektrostatik itmeden farklı olan bu mekanizma, üstün dağılabilirlik ve su azaltma ile sonuçlanır ve sonuçta harç ve beton ürünlerinin genel performansını yükseltir.
Polikarboksilat su azaltıcılar, serbest radikal sulu çözelti polimerizasyonu yoluyla sentezlenir, minimum klorür iyonu içerir ve nötralizasyon için sadece az miktarda alkali gerektirir, bu da çok düşük alkali içeriği ile sonuçlanır. Buna karşılık, naftalin bazlı su azaltıcıların alkali içeriği, sülfonasyon süreçlerindeki farklılıklar nedeniyle önemli ölçüde değişir.
Alkali, dünya çapında çok sayıda beton bozulma vakasına neden olan alkali-agrega reaksiyonlarında (AAR) birincil faktördür. Betondaki alkali esas olarak çimento, uçucu kül, su azaltıcılar ve diğer hammaddelerden kaynaklanır. Küresel olarak, alkali içeriğinin kontrol edilmesine önemli bir vurgu yapılmaktadır. Örneğin:
- Güney Afrika maksimum toplam alkali içeriğinin 2,1 kg/m³ olmasını zorunlu kılmaktadır.
- Çin'in Three Gorges Projesi bunu 2,5 kg/m³ ile sınırlandırmaktadır.
- Amerika Birleşik Devletleri bunu 3,3 kg/m³ ile sınırlamaktadır.
Betonun beş temel bileşeninden biri olan su azaltıcıların alkali içeriği, özellikle Na2SO4, betonun toplam alkali içeriğini doğrudan etkiler. Konsantre sülfürik asit sülfonasyonu ve sodyum hidroksit nötralizasyonunu içeren üretim süreçleri nedeniyle, bazı naftalin bazlı su azaltıcılar 30%'ye kadar yüksek Na2SO4 seviyeleri içerirken, çoğu 10% civarında ve klorür iyonu içeriği genellikle 0,3% veya daha yüksektir. Buna karşılık, polikarboksilat bazlı su azaltıcılar sülfonasyon olmaksızın sulu çözelti polimerizasyonu yoluyla sentezlenir, pH ayarı için sadece minimum sodyum hidroksit gerektirir ve ihmal edilebilir alkali ve klorür iyonu içeriği ile sonuçlanır. Bu, harç ve betonun dayanıklılığını önemli ölçüde artırır ve polikarboksilat bazlı su azaltıcıları yeşil, yüksek performanslı beton üretimi için temel bileşenler haline getirir.
