Materiál pro přípravu superplastifikátoru polykarboxylové kyseliny

Polykarboxylátové superplastifikátory, jako zástupci třetí generace činidel snižujících vodu v Číně, mají výhody oproti činidlům první generace reprezentovaným lignosulfonáty a činidly druhé generace reprezentovanými naftalensulfonáty, včetně vysoké míry redukce vody, vynikající retence sednutí a zvýšená síla. Polykarboxylátové superplastifikátory jsou zvláště vhodné pro přípravu vysoce odolných, vysoce tekutých, vysoce retenčních a vysokopevnostních čirých betonů. Principy přípravy, metody a opatření pro použití polykarboxylátových superplastifikátorů jsou následující, doufají, že poskytnou inspiraci pro každého.

1. Suroviny

Kyselina akrylová (AA), methakrylát sodný (MAS), persíran amonný (APS) jsou komerčně dostupná chemická činidla; polyoxyethylenový monomer se vyrábí sám, se stupni polymerace přibližně 9, 23 a 35; použitý cement je P.O42.5R.

2. Způsob přípravy

Rozpusťte kyselinu akrylovou, methakrylát sodný, persíran amonný a monomer polyoxyethylenu v deionizované vodě za účelem přípravy 20% roztoků. Do tříhrdlé baňky vybavené míchadlem, zpětným chladičem a teploměrem se po kapkách přidávají monomery a iniciátor. Po přidání udržujte reakci při 75 stupních po určitou dobu. Jakmile je reakce dokončena, upravte pH na 7–8 pomocí 20% roztoku NaOH, abyste získali žlutý nebo červenohnědý polykarboxylátový superplastifikátor s přibližnou koncentrací 20 %.

3. Mechanismus působení

1. Když je superplastifikátor přidán do betonu, jeho hydrofobní skupiny se adsorbují směrově na povrchy částic cementu, zatímco hydrofilní skupiny směřují k vodnému roztoku a vytvářejí monomolekulární nebo multimolekulární adsorbovanou vrstvu. Díky směrové adsorpci povrchově aktivní látky nese povrch cementové pasty podobné náboje, které mají za následek vzájemné odpuzování. To nejen udržuje systém cement-voda v relativně stabilní suspenzi, ale také pomáhá rozptýlit vločkovou strukturu vytvořenou během počátečního smíchání s vodou, čímž se uvolní voda zachycená ve vločkové struktuře a dosáhne se redukce vody. Přidání superplastifikátoru zlepšuje zpracovatelnost čerstvého betonu a výrazně snižuje objem pórů v cementovém kameni v důsledku velkého snížení poměru voda-cement, což vede k hustšímu cementovému kameni a zvýšené pevnosti betonu v tlaku. Superplastifikátor také ovlivňuje rychlost hydratace a dobu tuhnutí cementu.
2. V procesu hydratace cementu hraje důležitou roli účinek snižující vodu. Superplastifikátor může snížit spotřebu vody na jednotku, aniž by to ovlivnilo zpracovatelnost betonu, nebo zlepšit zpracovatelnost bez změny spotřeby vody, nebo dosáhnout obou efektů, aniž by se výrazně změnil obsah vzduchu v příměsi. V současnosti jsou v betonu používaná činidla snižující vodu všechny povrchově aktivní látky, konkrétně aniontové povrchově aktivní látky.
3. Po smíchání cementu a vody se vytvoří vločkovitá struktura, která zapouzdří velké množství záměsové vody, čímž se sníží zpracovatelnost čerstvého betonu (také známá jako zpracovatelnost, která označuje schopnost čerstvého betonu zůstat jednotný, kompaktní a zabránit segregaci během míchání, přeprava a nalévání). Pro zachování požadované zpracovatelnosti při stavbě je nutné zvýšit množství záměsové vody. Zvýšení množství vody však povede k nadměrné tvorbě pórů ve struktuře cementového kamene, což vážně ovlivní fyzikální a mechanické vlastnosti ztvrdlého betonu. Přidáním vhodného množství superplastifikátoru během přípravy betonu lze tento efekt účinně zmírnit.

4. Opatření pro použití

1. Polykarboxylátové superplastifikátory by se měly vyhýbat dlouhodobému kontaktu s železnými materiály. Vzhledem k tomu, že tyto produkty jsou často kyselé, může dlouhodobý kontakt se železem způsobit pomalé reakce, které mají za následek změnu barvy a snížení výkonu.
2. Polykarboxylátové superplastifikátory jsou citlivé na změny surovin. Významné rozdíly v kvalitě písku, kamene a doplňkových materiálů, jako je popílek a struska, mohou ovlivnit vlastnosti betonu obsahujícího polykarboxylátové superplastifikátory. Pro dosažení optimálních výsledků je proto nutné opětovné testování a úprava dávkování na základě změněných surovin.
3. Stále existují problémy s kompatibilitou s některými typy cementu, což může mít za následek nižší rychlost snižování vody a vyšší ztráty sléváním. Pokud se setkáte se špatnou kompatibilitou, je pro optimální výkon nutné upravit dávkování přísad do betonových směsí.
4. Vzhledem k vysoké míře redukce vody u polykarboxylátových superplastifikátorů je sesuv betonu zvláště citlivý na spotřebu vody. Proto je nezbytné přísně kontrolovat množství použité vody. Nadměrná voda může vést k segregaci, krvácení, tvrdnutí a příliš vysokému obsahu vzduchu.
5. Při použití polykarboxylátových superplastifikátorů je vhodné přiměřeně prodloužit dobu míchání (typicky na dvojnásobek oproti tradičním přísadám), aby se lépe využil efekt prostorové zábrany superplastifikátorů.
6. Polykarboxylátové superplastifikátory jsou zvláště citlivé na obsah bahna v kamenivu. Vysoký obsah bahna může snížit jejich účinnost, proto musí být kvalita kameniva přísně kontrolována. Pokud se obsah bahna zvýší, je třeba zvýšit dávkování polykarboxylátového superplastifikátoru.
7. Při výrazných teplotních výkyvech mezi dnem a nocí je důležité sledovat změny sesuvu betonu a včas upravit dávkování přísady (podle zásady nižší dávkování při nízkých teplotách a vyšší dávkování při vysokých teplotách).
8. Polykarboxylátové superplastifikátory by se neměly míchat se superplastifikátory na bázi naftalenu. Je třeba se vyvarovat míchání a jakékoli zařízení, které bylo použito s naftalenovými superplastifikátory, musí být důkladně vyčištěno, aby se zabránilo ztrátě účinnosti polykarboxylátových superplastifikátorů.
9. Při zkoušení (výrobě), kdy je dosaženo pouze základního dávkování a je splněna počáteční zpracovatelnost betonu, může ještě časem docházet ke značným ztrátám. Proto je během testování (výroby) vhodné zvýšit dávkování (na dosažení saturované úrovně), aby se vyřešil problém ztráty propadem.
10. Protože polykarboxylátové superplastifikátory mají vysokou míru redukce vody a dispergovatelnost, zpracovatelnost betonu by měla být posuzována primárně pomocí měření tekutosti spíše než samotným poklesem.
11. Při snižování množství cementových materiálů je klíčové zajistit přísnější kontrolu poměru voda-cement při výrobě. Pokud dojde k výrazné ztrátě sednutí, mělo by být odstraněno zvýšením dávkování přísady nebo jejím opětovným přidáním, spíše než přidáním vody, která může výrazně snížit pevnost.
12. Pevnost betonu je dána především poměrem voda-cement. Polykarboxylátové superplastifikátory mohou díky své vysoké míře redukce vody snadno snížit spotřebu vody ve výrobní směsi, čímž se sníží poměr voda-cement a celkové náklady na beton. Úpravy dávkování přísady by měly být prováděny v reálném čase na základě podmínek suroviny a teplotních výkyvů ovlivňujících zpracovatelnost betonu.