Roztok činidla snižujícího vodu na několik problémových cementů

Vysoce alkalický cement
Rozpustné alkálie v cementu se obvykle vyjadřují jako ekvivalent Na₂O a pocházejí hlavně z jílu a příměsí používaných při výrobě cementu. Vhodné množství rozpustné alkálie podporuje hydrataci cementu, což usnadňuje časný vývoj pevnosti betonu. Experimenty ukázaly, že tekutost cementového betonu se zvyšuje s obsahem alkálií. Když však obsah alkálií dosáhne určité úrovně, hydratace cementu se prudce zrychlí, což způsobí výrazné snížení tekutosti cementové pasty. Plastifikační účinek činidel snižujících množství vody se také znatelně snižuje, což vede k větší ztrátě slévání v průběhu času u betonu používaného v aplikacích prefabrikovaného a čerpatelného betonu.

Hlavním důvodem tohoto jevu je, že alkálie v cementu urychlují rozpouštění trikalciumhlinitanu (C3A). V přítomnosti sádry jako regulátoru tuhnutí se krystaly AFt tvoří rychle a zapouzdřují povrch C3A, čímž inhibují přímou hydrataci na hlinitan vápenatý a zlepšují tekutost cementové pasty.

Nadměrný obsah alkálií však vede k tvorbě velkého množství krystalů AFt v počáteční fázi, což snižuje tekutost a činí činidla snižující vodu méně účinná. To je charakterizováno nedostatečnou účinností snižování vody, špatnými plastifikačními účinky a vyšší ztrátou slévání v průběhu času. Při použití cementu s vysokým obsahem alkálií vykazují činidla snižující vodu s nízkým obsahem síranů špatný výkon. Naopak činidla snižující množství vody s vysokým obsahem síranů (např. obsah síranu sodného nad 20 %) vykazují výrazně lepší adaptabilitu.

Toto zlepšení vyplývá z toho, že činidla snižující vodu s nízkým obsahem síranů obsahují CaSO4, který se snadno rozpouští. Než se sádrovec v cementu rozpustí, je již ve vodě přítomen významný SO3, který reaguje s C3A za vzniku krystalů AFt, brání tvorbě hlinitanu vápenatého a zmírňuje ztrátu tekutosti. Činidla s vysokým obsahem síranu sodného snižující vodu jsou vhodnější pro cement s vysokým obsahem alkálií. Mnoho činidel snižujících vodu na bázi polykarboxylátů má nízké hodnoty pH a v kombinaci s kyselými retardéry, jako je kyselina citrónová, se obtížně přizpůsobují cementu s vysokým obsahem alkálií. Kyselé přísady rychle neutralizují alkálie, uvolňují teplo, které zvyšuje teplotu a urychluje hydrataci cementu. To má za následek špatnou tekutost a rychlou ztrátu propadu. Alkalické retardéry se naopak mohou těmto problémům vyhnout.

Cement s nízkým obsahem alkalické síry
Za optimální obsah rozpustných alkálií v cementu se obecně považuje {{0}},4 %-0,6 %. Cement s méně než 0,4 % alkálie se označuje jako cement s nízkým obsahem alkálií. Rozpustné alkálie jsou často přítomny jako síranové soli, takže cement s nízkým obsahem alkálií se také nazývá cement s nedostatkem síry.

Když se nízkoalkalický cement smíchá s činidly snižujícími množství vody, je tekutost obvykle špatná. Zvýšení dávky činidla snižujícího množství vody nabízí omezené zlepšení a často zhoršuje problémy, jako je krvácení, špatná homogenita betonu a rychlá ztráta sesedání. Běžná činidla snižující množství vody se nedokážou účinně přizpůsobit cementu s nedostatkem síry, a to ani při výrazně zvýšeném dávkování zpomalovače.

Základní příčina této nekompatibility spočívá v nedostatečném množství SO3 v cementu, který nedokáže účinně potlačit hydrataci C3A. To vede k rychlé a nadměrné adsorpci přísad C3A, což snižuje plastifikační účinnost činidel snižujících vodu. Jediným účinným řešením je doplnění rozpustných alkálií (např. síranů). Pouhé zvýšení dávky retardéru má minimální účinek.

Cement s vysokým obsahem příměsí
Podle čínských cementářských norem lze do cementu přidávat velké množství příměsí, jako je popílek, pucolán, struska a jemně mletý vápenec. Tyto přísady se liší aktivitou, spotřebou vody, obsahem minerálů a adsorpčními vlastnostmi, což má vliv na kompatibilitu přísad s cementem.

Vysoce kvalitní popílek by měl mít vysokou aktivitu (vysoký reaktivní obsah SiO2 a Al2O3), nízkou ztrátu žíháním (LOI), velikost jemných částic a nízkou spotřebu vody. Největší vliv na kompatibilitu aditiv má LOI, která udává obsah nespáleného uhlíku v popílku. Vyšší obsah uhlíku zhoršuje vlastnosti betonu tím, že zvyšuje spotřebu vody a krvácení, zhoršuje deformaci smršťováním a oslabuje vazbu mezi cementovou pastou a kamenivem.

Nespálený uhlík v popílku také vytváří hydrofobní film na povrchu částic, brání pronikání vody a snižuje reaktivitu létavého popílku. Uhlík dále soutěží s cementem o adsorpci přísad, což ovlivňuje tekutost cementové pasty. Řešení zahrnují zvýšení dávkování aditiv a společné použití vysoce kvalitních vzduchových činidel. Jemné, rovnoměrné vzduchové bubliny mohou zmírnit nepříznivé účinky popílku s vysokým obsahem uhlíku.

Struskový cement s vysokým obsahem hlinitanů často vyžaduje další sádru pro regulaci tuhnutí. Běžné procesy výroby portlandského cementu mohou zhoršit nedostatek síry ve struskovém cementu. Činidla snižující vodu s vysokým obsahem síranů v kombinaci s kvalitními provzdušňovacími činidly nabízejí pro takový cement lepší výkon.

Cement s vysokým obsahem C3A
Cement se primárně skládá z C3S, C2S, C3A a C4AF, přičemž jejich adsorpční aktivita je klasifikována jako C3A > C4AF > C3S > C2S. C3A má nejvyšší adsorpční kapacitu pro činidla snižující vodu. Jak se obsah C3A zvyšuje, tekutost betonu klesá a ztráta sedáním v průběhu času se zvyšuje.

Nadměrné množství C3A (více než 8 %) nepříznivě ovlivňuje tekutost betonu tím, že spotřebovává většinu činidel snižujících množství vody a zanechává nedostatek činidel k rozptýlení jiných minerálních složek, jako je C3S. Testy ukázaly, že přidání SO3 (prostřednictvím činidel redukujících vodu s vysokým obsahem síranů) nebo společné použití retardérů hydroxykarboxylových kyselin může potlačit hydrataci a adsorpci C3A. Vícealkoholové retardéry jsou méně účinné.

Nízkonákladová činidla snižující množství vody se zvýšeným dávkováním mohou také uspokojit poptávku po C3A a zároveň zlepšit tekutost dalších složek, jako je C3S. Protože jsou taková činidla nákladově efektivní, nezvyšují významně náklady.