Водовідновлювач є незамінним компонентом у сучасному приготуванні бетону. В першу чергу його використовують для:
- Зменшення використання води при збереженні вмісту цементу і плинності бетону, тим самим підвищуючи міцність бетону.
- Підвищення плинності при незмінному вмісті цементу та води.
У цій статті ми розповімо про різницю між традиційними та Полікарбоксилатні суперпластифікатори.
Традиційні зменшувачі води та їх обмеження
Розвиток водяних редукторів пройшов три основні етапи:
1. Звичайні редуктори води
Перше покоління відновників води, звичайні відновники води, такі як смола натрію, лігносульфонат кальцію та лігносульфонат натрію, з'явилися в 1930-х роках, але мали низький ступінь відновлення води (як правило, нижче 12%).
2. Високоефективні редуктори води
У міру того, як зростала потреба інженерів у більш високих показниках водоредукції, в 1960-х роках було успішно розроблено друге покоління високоефективних водоредукторів, таких як нафталінові та меламінові водоредуктори. Вони забезпечували більш високі показники водоредукції (14%-25%) і покращували міцність, але не могли стримувати осадку свіжозамішаного бетону.
3. Високоефективні редуктори води
Для усунення цього обмеження в середині 1980-х років було розроблено третє покоління - полікарбоксилатні суперпластифікатори. Високоефективні водовідновлювачі демонструють високі показники водовіддачі, відмінне утримання усадки, чудове підвищення міцності та низьку усадку. Крім того, завдяки їхній молекулярній структурі, що легко піддається конструюванню, їхні функціональні можливості можуть бути адаптовані шляхом модифікації молекулярної структури або введення нових функціональних груп.
Що таке полікарбоксилатний суперпластифікатор?
Полікарбоксилатний суперпластифікатор це інноваційна добавка, синтезована шляхом кополімеризації ненасичених мономерів під дією ініціаторів, що прищеплює бічні ланцюги з активними групами до полімерної основи. В результаті утворюється продукт, який забезпечує високу ефективність, контрольовану втрату усадки, стійкість до усадки і не має негативного впливу на схоплювання і твердіння цементу. Високоефективні відновники води на основі полікарбоксилатів принципово відрізняються від нафталінсульфонатно-формальдегідних (NSF) і меламінсульфонатно-формальдегідних (MSF) відновників води. Навіть у низьких дозах вони надають розчинові та бетону високу текучість, низьку в'язкість і підтримують характеристики осадки при низьких співвідношеннях води до цементу. Вони демонструють відносно кращу сумісність з різними типами цементу і є незамінними матеріалами для високоміцного бетону з високою текучістю.
Відмінності між традиційним і полікарбоксилатним суперпластифікатором
| Традиційний суперпластифікатор | Полікарбоксилатний суперпластифікатор | |
|---|---|---|
| Механізм розсіювання | Електростатичне відштовхування | Електростатичне відштовхування та стерильні ефекти |
| Швидкість скорочення води | 15-25% | до 40% |
| Консервація обвалів | протягом 30-60 хвилин | до 2 годин |
| Вплив на навколишнє середовище | Містять формальдегід та інші хімічні речовини | Без формальдегіду |
| Сумісність | Проблеми несумісності | Висока сумісність з різними добавками |
Таким чином, у порівнянні з традиційними відновниками води, полікарбоксилатний суперпластифікатор має наступні переваги:
- Висока швидкість скорочення води: Швидкість скорочення води може досягати 25-40%.
- Висока швидкість росту сили: Значно підвищена сила, особливо на ранній стадії розвитку сили.
- Відмінне утримання усадки: Виняткове утримання усадки забезпечує мінімальну втрату усадки з плином часу.
- Чудова однорідність: надає бетону чудову текучість, полегшує заливку та ущільнення, підходить для самовирівнювального та самоущільнювального бетону.
- Контрольоване виробництво: Регулювання молекулярної маси полімеру, довжини бічного ланцюга, щільності та типу бічних ланцюгових груп дозволяє налаштувати показники водопоглинання, утримання осаду та повітрозахоплюючі властивості.
- Широка сумісність: Має хорошу дисперсність і утримує осадку з різними типами цементу, включаючи звичайний портландцемент, шлакопортландцемент і змішаний цемент.
- Низька усадка: Підвищує стабільність об'єму, зменшуючи 28-денну усадку приблизно на 20% порівняно з відновлювачами води на основі нафталіну, тим самим зменшуючи ризик розтріскування.
- Екологічно чистий: нетоксичний, не піддається корозії, не містить формальдегіду та інших шкідливих компонентів.
Додаткове пояснення
Полікарбоксилатні високоефективні редуктори води розроблені на основі принципів молекулярної структури з використанням теорії відштовхування зарядів DLVO та теорії стеричних перешкод. Активні групи з різними функціональними можливостями прищеплюються до основного ланцюга, утворюючи полімер. Основний ланцюг молекули полікарбоксилату міцно адсорбується на поверхні цементних частинок, ефективно перешкоджаючи гідратації та посилюючи утримання просідання, в той час як бічні ланцюги оточують цементні частинки, забезпечуючи як стеричне перешкоджання, так і електростатичне відштовхування. Цей механізм, на відміну від електростатичного відштовхування, що використовується традиційними водопонижувачами для диспергування частинок цементу, призводить до чудової дисперсності та водопоглинання, що в кінцевому підсумку підвищує загальні експлуатаційні характеристики будівельних розчинів та бетонів.
Полікарбоксилатні відновники води синтезуються шляхом вільнорадикальної полімеризації водного розчину, містять мінімальну кількість хлорид-іонів і потребують лише невеликої кількості лугу для нейтралізації, що призводить до дуже низького вмісту лугу. На противагу цьому, вміст лугу у відновниках води на основі нафталіну значно варіюється через відмінності в процесах сульфування.
Луг є основним фактором лужно-агрегатних реакцій (ЛАР), які спричиняють численні випадки руйнування бетону по всьому світу. Луг у бетоні здебільшого походить з цементу, золи-виносу, відновників води та інших сировинних матеріалів. У всьому світі значна увага приділяється контролю за вмістом лугу. Наприклад:
- У Південній Африці максимальний загальний вміст лугу становить 2,1 кг/м³.
- Китайський проект "Три ущелини" обмежує його до 2,5 кг/м³.
- У Сполучених Штатах він обмежений до 3,3 кг/м³.
Як один з п'яти основних компонентів бетону, вміст лугу у відновниках води, зокрема Na2SO4, безпосередньо впливає на загальний вміст лугу в бетоні. Через виробничі процеси, що включають сульфування концентрованою сірчаною кислотою та нейтралізацію гідроксиду натрію, деякі водорозчинники на основі нафталіну містять рівень Na2SO4 до 30%, більшість - близько 10%, а вміст хлорид-іонів, як правило, перевищує 0,3% або вище. На відміну від них, відновники води на основі полікарбоксилатів синтезуються шляхом полімеризації водного розчину без сульфування, вимагаючи лише мінімальної кількості гідроксиду натрію для регулювання рН, що призводить до незначного вмісту лугу та хлорид-іонів. Це значно підвищує довговічність будівельних розчинів і бетону та робить полікарбоксилатні відновники води необхідними компонентами для виробництва екологічно чистого, високоефективного бетону.
