Materijal za pripremu superplastifikatora polikarboksilne kiseline

Polikarboksilatni superplastifikatori, kao predstavnici treće generacije sredstava za smanjenje vode u Kini, imaju prednosti u odnosu na sredstva prve generacije predstavljena lignosulfonatima i sredstva druge generacije predstavljena naftalen sulfonatima, uključujući visoke stope smanjenja vode, izvrsno zadržavanje slijeganja i pojačana snaga. Polikarboksilatni superplastifikatori posebno su prikladni za pripremu prozirnog betona visoke izdržljivosti, velikog protoka, visokog slijeganja i prozirnog betona visoke čvrstoće. Načela pripreme, metode i mjere opreza za korištenje polikarboksilatnih superplastifikatora su sljedeći, u nadi da će svima pružiti inspiraciju.

1. Sirovine

Akrilna kiselina (AA), natrijev metakrilat (MAS), amonijev persulfat (APS) komercijalno su dostupni kemijski reagensi; monomer polioksietilena je sam proizveden, sa stupnjevima polimerizacije približno 9, 23 i 35; koristi se cement P.O42.5R.

2. Metoda pripreme

Otopite akrilnu kiselinu, natrijev metakrilat, amonijev persulfat i polioksietilen monomer u deioniziranoj vodi kako biste pripremili 20% otopine. U tikvicu s tri grla opremljenu miješalicom, povratnim hladilom i termometrom dodajte monomere i inicijator kap po kap u serijama. Nakon dodavanja, održavajte reakciju na 75 stupnjeva određeni period. Kada je reakcija završena, namjestite pH na 7-8 pomoću 20% otopine NaOH kako biste dobili žuti ili crvenkasto-smeđi polikarboksilatni superplastifikator s približnom koncentracijom od 20%.

3. Mehanizam djelovanja

1. Kada se superplastifikator doda betonu, njegove hidrofobne skupine adsorbiraju se usmjereno na površine čestica cementa, dok hidrofilne skupine usmjeravaju prema vodenoj otopini, tvoreći monomolekularni ili multimolekularni adsorbirani sloj. Zbog usmjerene adsorpcije površinski aktivne tvari, površina cementne paste nosi slične naboje, što rezultira međusobnim odbijanjem. Ovo ne samo da održava sustav cement-voda u relativno stabilnoj suspenziji, već također pomaže u raspršivanju flokulantne strukture nastale tijekom početnog miješanja s vodom, čime se oslobađa voda zarobljena unutar flokulantne strukture i postiže smanjenje količine vode. Dodatak superplastifikatora poboljšava obradivost svježeg betona i značajno smanjuje volumen pora unutar cementnog kamena zbog velikog smanjenja vodocementnog omjera, što dovodi do gušćeg cementnog kamena i povećane tlačne čvrstoće betona. Superplastifikator također utječe na brzinu hidratacije i vrijeme vezivanja cementa.
2. Učinak redukcije vode važna je uloga koju surfaktant igra u procesu hidratacije cementa. Superplastifikator može smanjiti potrošnju vode po jedinici bez utjecaja na obradivost betona, ili poboljšati obradivost bez promjene potrošnje vode, ili postići oba učinka bez značajnog mijenjanja sadržaja zraka u dodatku. Trenutačno, agensi za smanjenje vode koji se koriste u betonu su svi surfaktanti, posebno anionski tenzidi.
3. Nakon miješanja cementa i vode, formira se flokulentna struktura koja sadrži puno vode za miješanje, čime se smanjuje obradivost svježeg betona (također poznata kao obradivost, što se odnosi na sposobnost svježeg betona da ostane ujednačen, kompaktan i spriječi segregaciju tijekom miješanje, transport i izlijevanje). Za održavanje željene obradivosti tijekom izgradnje potrebno je povećati količinu vode za miješanje. Međutim, povećanje količine vode dovest će do prekomjernog stvaranja pora unutar strukture cementnog kamena, što ozbiljno utječe na fizikalna i mehanička svojstva očvrslog betona. Dodavanjem odgovarajuće količine superplastifikatora tijekom pripreme betona ovaj se učinak može učinkovito ublažiti.

4. Mjere opreza pri uporabi

1. Polikarboksilatni superplastifikatori trebaju izbjegavati dugotrajni kontakt sa željeznim materijalima. Budući da su ovi proizvodi često kiseli, produljeni kontakt sa željezom može uzrokovati spore reakcije, što rezultira promjenom boje i degradacijom performansi.
2. Polikarboksilatni superplastifikatori osjetljivi su na promjene u sirovinama. Značajne varijacije u kvaliteti pijeska, kamena i dodatnih materijala kao što su leteći pepeo i troska mogu utjecati na učinkovitost betona koji sadrži superplastifikatore od polikarboksilata. Stoga je za postizanje optimalnih rezultata potrebno ponovno testiranje i prilagođavanje doze na temelju promijenjenih sirovina.
3. Još uvijek postoje problemi s kompatibilnošću s nekim vrstama cementa, što može rezultirati nižim stopama smanjenja vode i većim gubitkom slijeganja. Kada se naiđe na lošu kompatibilnost, potrebne su prilagodbe doziranja dodatka u betonskim mješavinama za optimalnu učinkovitost.
4. Zbog visoke stope redukcije vode polikarboksilatnih superplastifikatora, slijeganje betona posebno je osjetljivo na potrošnju vode. Stoga je bitno strogo kontrolirati količinu korištene vode. Prekomjerna količina vode može dovesti do segregacije, krvarenja, otvrdnuća i previsokog sadržaja zraka.
5. Kada koristite polikarboksilatne superplastifikatore, preporučljivo je odgovarajuće produžiti vrijeme miješanja (obično otprilike dvostruko u odnosu na tradicionalne dodatke) kako bi se bolje iskoristio učinak prostorne smetnje superplastifikatora.
6. Polikarboksilatni superplastifikatori posebno su osjetljivi na sadržaj mulja u agregatima. Visok sadržaj isplake može smanjiti njihovu učinkovitost, pa se kvaliteta agregata mora strogo kontrolirati. Ako se sadržaj isplake poveća, potrebno je povećati dozu polikarboksilatnog superplastifikatora.
7. Kod značajnih temperaturnih oscilacija između dana i noći važno je pratiti promjene u slijeganju betona i pravovremeno prilagoditi dozu dodatka (po principu niže doze pri niskim temperaturama i veće doze pri visokim temperaturama).
8. Polikarboksilatni superplastifikatori ne smiju se miješati sa superplastifikatorima na bazi naftalena. Miješanje se mora izbjegavati, a sva oprema koja je korištena s naftalenskim superplastifikatorima mora se temeljito očistiti kako bi se spriječio gubitak učinkovitosti polikarboksilatnih superplastifikatora.
9. Tijekom testiranja (proizvodnje), kada je tek postignuto osnovno doziranje i zadovoljena početna obradivost betona, još uvijek može doći do značajnog gubitka tijekom vremena. Stoga, tijekom testiranja (proizvodnje), preporučljivo je povećati dozu (kako bi se postigla zasićena razina) kako bi se riješio problem gubitka uslijed pada.
10. Budući da polikarboksilatni superplastifikatori imaju visoku stopu redukcije vode i disperzibilnost, obradivost betona treba prvenstveno procijeniti kroz metriku tečljivosti, a ne samo zbog slijeganja.
11. Kod smanjenja količine cementnih materijala ključno je osigurati strožu kontrolu vodocementnog omjera tijekom proizvodnje. Ako dođe do značajnog gubitka slijeganja, potrebno ga je popraviti povećanjem doze dodatka ili njegovim ponovnim dodavanjem, a ne dodavanjem vode, što može značajno smanjiti čvrstoću.
12. Čvrstoća betona uglavnom je određena vodocementnim odnosom. Polikarboksilatni superplastifikatori, zbog svoje visoke stope redukcije vode, mogu lako smanjiti potrošnju vode u proizvodnoj mješavini, čime se smanjuje vodocementni omjer i ukupna cijena betona. Prilagodbe doziranja dodatka trebaju se vršiti u stvarnom vremenu na temelju uvjeta sirovina i temperaturnih fluktuacija koje utječu na obradivost betona.