Која је компатибилност суперпластификатора поликарбоксилне киселине и бетонске сировине?

Обрадивост и чврстоћа бетона су увек биле уско повезане са односом вода-цемент. На пример, припрема бетона високе чврстоће обично захтева низак однос вода-цемент, али нижи водоцементни однос неизбежно смањује флуидност бетона, што отежава изградњу. Увођење средстава за смањење воде успешно је ублажило контрадикцију између обрадивости и чврстоће изазване односом вода-цемент, омогућавајући припрему бетона са добром обрадивости и великом чврстоћом.

Поликарбоксилатни суперпластификатор се све више примењује због својих предности као што су ниско дозирање, висока редукција воде, добро задржавање слегања, подесива молекуларна структура и еколошка прихватљивост. Постао је преферирани редуктор воде за припрему бетона високих перформанси као што су бетон ултра-високе пумпе, самозбијајући бетон и бетон високе чврстоће. Међутим, упркос све већој примени поликарбоксилатног суперпластификатора, у практичним применама примећени су проблеми као што су слаба редукција и дисперзија воде, ненормално везивање бетона, прекомерни губитак слегања током времена, па чак и смањена чврстоћа бетона. Један од примарних разлога је проблем компатибилности између поликарбоксилатног суперпластификатора и разних сировина у бетону.

Према ЈЦ/Т 1083-2008Методе испитивања компатибилности између редуктора цемента и воде, компатибилност између цемента и редуктора воде сматра се добром ако је тачка засићења редуктора воде чиста, почетна флуидност цементне пасте је добра, губитак током времена је мали и нема очигледног крварења или сегрегације. Компатибилност поликарбоксилатног суперпластификатора са различитим сировинама у бетону може се огледати у следећим аспектима:

Цемент

Када користите исти поликарбоксилатни суперпластификатор са различитим цементима, могуће је да суперпластификатор може бити високо компатибилан са једним цементом, али лоше компатибилан са другим. Слично, када се користи исти цемент са различитим поликарбоксилатним суперпластификаторима, могу се појавити сличне ситуације. На први поглед, чини се да су ови проблеми узроковани разликама у типовима цемента и поликарбоксилатног суперпластификатора, али основни узрок лежи у њиховим физичким и хемијским својствима. Поред тога, специфична површина цемента је још један фактор који утиче на његову компатибилност са поликарбоксилатним суперпластификатором. Када се специфична површина цемента повећа, површина контакта између честица цемента и воде, као и молекула поликарбоксилатног суперпластификатора се повећава, што доводи до повећања површинске енергије и брже хидратације цемента, чиме се повећава адсорпција и резултира већом губитак током времена, што може узроковати лошу компатибилност.

Минерални додаци

Индустријски чврсти отпад као што су летећи пепео, шљака и силицијум дима се обично користе као додаци бетону, не само да служе у еколошке сврхе, већ су и основне сировине за припрему бетона високих перформанси из техничке перспективе. Компатибилност између минералних додатака и поликарбоксилатног суперпластификатора је углавном због адсорпционог ефекта додатака на суперпластификатор. Гранулирана шљака високе пећи и висококвалитетни летећи пепео са високим садржајем сферног стакла имају ниску адсорпцију поликарбоксилатног суперпластификатора, па показују добру компатибилност са њим.

Садржај угљеника у летећем пепелу је примарни фактор који утиче на његову компатибилност са поликарбоксилатним суперпластификатором. Летећи пепео са високим садржајем угљеника може да адсорбује велике количине суперпластификатора и воде, што доводи до лоше компатибилности. Силицијум диоксид, због своје веома високе специфичне површине, може да апсорбује значајну количину поликарбоксилатног суперпластификатора, што доводи до лоше компатибилности.

Друге хемијске додатке

Комбинација различитих додатака може да произведе суперпонирани ефекат, а овај технички пут се све више примењује у области бетона. Понекад један редуктор воде не може да испуни захтеве конструкције, што захтева употребу комбинације различитих редуктора воде. Прилагодљивост поликарбоксилатног суперпластификатора са другим редукторима воде варира у зависности од врсте другог редуктора. Добро функционише са редукторима воде на бази лигносулфоната, али може имати негативне интеракције када се користи са редукторима воде на бази нафталена. Поред тога, поликарбоксилатни суперпластификатор може имати проблема са компатибилношћу са другим додацима као што су средства за рану чврстоћу, успоривачи и средства за експанзију. Садржај сулфата и алкалија у овим примесама може значајно утицати на њихову компатибилност са поликарбоксилатним суперпластификатором.

Агрегати

Агрегати имају директан утицај на различита својства бетона, при чему је садржај блата један од кључних показатеља квалитета агрегата. Пре увођења поликарбоксилатног суперпластификатора, утицај блатног праха у агрегатима на перформансе бетона, све док је био у границама стандарда, био је релативно мали и често занемарен. Међутим, како се повећала употреба поликарбоксилатног суперпластификатора, а ресурси висококвалитетних природних агрегата постали су оскуднији, употреба произведеног песка са високим садржајем праха и природног песка са већим садржајем муља у бетону показала је лошу компатибилност са поликарбоксилатним суперпластификатором. Суперпластификатор је посебно осетљив на садржај блата у агрегатима, а висок садржај исплаке може озбиљно да угрози редукцију воде и перформансе дисперзије суперпластификатора, што на крају утиче на обрадивост и чврстоћу бетона.

Садржај сулфата и алкалија

Сулфати у бетону углавном потичу од цементног клинкера, додатака, других хемијских адитива и спољашњег гипса који се користи за контролу везивања цемента. Студије су показале да се сулфати, с једне стране, такмиче са поликарбоксилатним суперпластификатором за адсорпцију, смањујући количину суперпластификатора доступног за дисперговање честица цемента. С друге стране, присуство сулфата може смањити ефекат стеричне сметње суперпластификатора, чиме утиче на његову способност редукције воде и дисперговања.