Материјал за припрему суперпластификатора поликарбоксилне киселине

Поликарбоксилатни суперпластификатори, као представници треће генерације средстава за редукцију воде у Кини, имају предности у односу на агенсе прве генерације које представљају лигносулфонати и агенсе друге генерације представљене нафтален сулфонатима, укључујући високе стопе редукције воде, одлично задржавање падавина и појачана снага. Поликарбоксилатни суперпластификатори су посебно погодни за припрему прозирног бетона велике издржљивости, велике течности, задржавања велике слегнуће и високе чврстоће. Принципи припреме, методе и мере предострожности за коришћење поликарбоксилатних суперпластификатора су следећи, надајући се да ће пружити инспирацију за све.

1. Сировине

Акрилна киселина (АА), натријум метакрилат (МАС), амонијум персулфат (АПС) су комерцијално доступни хемијски реагенси; полиоксиетилен мономер је самопроизведен, са степеном полимеризације приближно 9, 23 и 35; цемент који се користи је П.О42.5Р.

2. Метода припреме

Растворити акрилну киселину, натријум метакрилат, амонијум персулфат и полиоксиетилен мономер у дејонизованој води да би се припремили 20% раствори. У балон са три грла опремљену мешалицом, рефлукс кондензатором и термометром додајте мономере и иницијатор кап по кап у серијама. Након додавања, одржавајте реакцију на 75 степени током одређеног периода. Када се реакција заврши, подесите пХ на 7-8 користећи 20% раствор НаОХ да бисте добили жути или црвенкасто-браон поликарбоксилатни суперпластификатор са приближном концентрацијом од 20%.

3. Механизам деловања

1. Када се суперпластификатор дода у бетон, његове хидрофобне групе се адсорбују усмерено на површине цементних честица, док хидрофилне групе усмеравају ка воденом раствору, формирајући мономолекуларни или мултимолекуларни адсорбовани слој. Због усмерене адсорпције сурфактанта, површина цементне пасте носи као наелектрисање, што доводи до међусобног одбијања. Ово не само да одржава систем цемент-вода у релативно стабилној суспензији, већ такође помаже да се распрши флокулантна структура формирана током почетног мешања са водом, чиме се ослобађа вода заробљена унутар структуре флокуланта и постиже редукција воде. Додатак суперпластификатора побољшава обрадивост свежег бетона и значајно смањује запремину пора у цементном камену због великог смањења водоцементног односа, што доводи до гушћег цементног камена и повећане тлачне чврстоће бетона. Суперпластификатор такође утиче на брзину хидратације и време везивања цемента.
2. Ефекат смањења воде је важну улогу коју игра сурфактант у процесу хидратације цемента. Суперпластификатор може смањити потрошњу воде по јединици без утицаја на обрадивост бетона, или побољшати обрадивост без промене потрошње воде, или постићи оба ефекта без значајног мењања садржаја ваздуха у додатку. Тренутно, сви агенси за редукцију воде који се користе у бетону су сви сурфактанти, посебно ањонски сурфактанти.
3. Након мешања цемента и воде, формира се флокулантна структура која обухвата много воде за мешање, чиме се смањује обрадивост свежег бетона (позната и као обрадивост, што се односи на способност свежег бетона да остане уједначен, компактан и спречи сегрегацију током мешање, транспорт и сипање). За одржавање жељене обрадивости током изградње потребно је повећати количину воде за мешање. Међутим, повећање количине воде ће довести до прекомерног формирања пора унутар структуре цементног камена, што ће озбиљно утицати на физичка и механичка својства очврслог бетона. Додавањем одговарајуће количине суперпластификатора током припреме бетона, овај ефекат се може ефикасно ублажити.

4. Мере предострожности за употребу

1. Поликарбоксилатни суперпластификатори треба да избегавају дуготрајан контакт са гвожђем. Пошто су ови производи често кисели, продужени контакт са гвожђем може изазвати споре реакције, што доводи до промене боје и деградације перформанси.
2. Поликарбоксилатни суперпластификатори су осетљиви на промене у сировинама. Значајне варијације у квалитету песка, камена и додатних материјала као што су летећи пепео и шљака могу утицати на перформансе бетона који садржи поликарбоксилатне суперпластификаторе. Због тога је неопходно поновно тестирање и прилагођавање дозирања на основу измењених сировина да би се постигли оптимални резултати.
3. Још увек постоје проблеми са компатибилношћу са неким врстама цемента, што може резултирати нижим степеном редукције воде и већим губитком слегања. Када се наиђе на лошу компатибилност, потребно је прилагођавање дозе адитива у бетонским мешавинама за оптималне перформансе.
4. Због високе стопе редукције воде код поликарбоксилатних суперпластификатора, опадање бетона је посебно осетљиво на потрошњу воде. Због тога је неопходно строго контролисати количину воде која се користи. Превише воде може довести до сегрегације, крварења, стврдњавања и превисоког садржаја ваздуха.
5. Када се користе поликарбоксилатни суперпластификатори, препоручљиво је да се на одговарајући начин повећа време мешања (обично дупло више од традиционалних додатака) како би се боље искористио ефекат просторне сметње суперпластификатора.
6. Поликарбоксилатни суперпластификатори су посебно осетљиви на садржај блата у агрегатима. Висок садржај муља може смањити њихову ефикасност, тако да се квалитет агрегата мора строго контролисати. Ако се садржај блата повећа, дозу поликарбоксилатног суперпластификатора треба повећати.
7. Када дође до значајних температурних колебања између дана и ноћи, важно је пратити промене у слијегању бетона и благовремено прилагодити дозу додатка (по принципу мањег дозирања на ниским температурама и већег дозирања на високим температурама).
8. Поликарбоксилатне суперпластификаторе не треба мешати са суперпластификаторима на бази нафталена. Мешање се мора избегавати, а свака опрема која је коришћена са нафталенским суперпластификаторима мора бити темељно очишћена како би се спречио губитак ефикасности поликарбоксилатних суперпластификатора.
9. Током испитивања (производње), када се постигне само основно дозирање и испуни почетна обрадивост бетона, може доћи до значајног губитка током времена. Због тога, током тестирања (производње), препоручљиво је повећати дозу (да би се достигао засићени ниво) да би се решио проблем пада.
10. Како поликарбоксилатни суперпластификатори имају високу стопу редукције воде и дисперзибилност, обрадивост бетона треба процењивати првенствено кроз метрику течљивости, а не само слегнуће.
11. Приликом смањења количине цементних материјала, кључно је обезбедити строжију контролу водоцементног односа током производње. Ако дође до значајног губитка слегања, то треба отклонити повећањем дозе додатка или поновним додавањем, а не додавањем воде, што може значајно смањити снагу.
12. Чврстоћа бетона је углавном одређена односом вода-цемент. Поликарбоксилатни суперпластификатори, због своје високе стопе редукције воде, могу лако да смање потрошњу воде у производној мешавини, чиме се смањује однос воде и цемента и укупна цена бетона. Прилагођавање дозе адитива треба да се врши у реалном времену на основу услова сировог материјала и температурних флуктуација које утичу на обрадивост бетона.