Waterreductoren: waar komen ze vandaan?

De manier om het watergehalte in een betonmix te verminderen, zonder concessies te doen aan de bewerkbaarheid, is door het gebruik van waterverminderende hulpstoffen. Onder andere betonreductiemiddelen en superplasticizers zijn essentieel geworden in de readymix betonindustrie. Maar hoe zijn deze chemische formuleringen ontstaan?

De oorsprong van het waterreductiemiddel

MASSACHUSETTS - In 1930 had de Cabot Corporation een probleem. Als grote producent van roet had het bedrijf de Commonwealth een zwart beton beloofd voor de middelste rijstrook van US Route 1, in Avon. De donkere rijstrook zou voor automobilisten aangeven dat de middelste rijstrook bedoeld was om te passeren. Testmonsters van Cabot' s beton bleven echter grijs en vlekkerig uitkomen - zeker niet donker genoeg om de passerende rijstrook te markeren.

Cabot benaderde de Dewey and Almy Chemical Company in Cambridge. (Dewey en Almy werden overgenomen door GCP Applied Technologies (GCP), vervolgens WR Grace, in 1954.) Dewey en Almy hadden geëxperimenteerd met naftaleensulfonaat-formaldehyde-condensaat (NSFC) als emulsiehulpmiddel voor de polymerisatie van kunstrubber in kan afdichtingsmiddelen. Zeker, eenmaal aangebracht op het beton, verspreidde de NSFC het roet heel mooi, wat zorgde voor een gelijkmatig zwart pigment.

Maar belangrijker nog, uit testen bleek ook dat het beton verrassend sterker was dan het ongekleurde beton. Dewey en Almy-onderzoekers beseften dat ze iets op het spoor waren. Verder onderzoek leidde tot het inzicht dat de NSFC het cement samen met het roet verspreidde. Hierdoor daalde de watervraag naar het beton.

In 1932 hebben Dewey en Almy een aanvraag ingediend om dit proces te patenteren. Het octrooi luidde:" De methode voor het vergroten van de plasticiteit van een cementbetonmengsel die bestaat uit het vergroten van het aantal voor hydratatie beschikbare afzonderlijke deeltjes door de afzonderlijke cementdeeltjes door de waterige massa te dispergeren door toevoeging van een cementdispergeermiddel."

Vanwege de hoge kosten voor NSFC destijds zochten Dewey en Almy echter naar een alternatief dispergeermiddel. Lignosulfonaat, afgeleid van het sulfietproces voor het maken van papier, voorzag in die behoefte aan dispersie, maar veroorzaakte te veel vertraging van het cement. Nader onderzoek wees uit dat de toevoeging van kleine hoeveelheden verbindingen, alkanolaminen genoemd, een groot deel van de cementvertraging teniet deed. Er werden meer patenten verleend. ook uitgebreid tot slijphulpmiddelen voor cementproductie op basis van dezelfde technologie. Deze hypergerichte aandacht voor onderzoek en ontwikkeling van hulpstoffen, in combinatie met het sterke economische voordeel, leidde tot een snelle acceptatie van waterreductiemiddelen voor beton.

Vooruitspoelen 30 jaar. Japanse en Duitse onderzoekers ontdekten speciaal gemaakte NSFC en een soortgelijk materiaal genaamd melaminesulfonaatformaldehyde-condensaat (MSFC) kon worden geformuleerd en in hogere doses in het beton worden geïnjecteerd om te bereiken wat we nu GG-quot noemen; superplastificeermiddelen, GG-quot; die een waterreductie van 12-20% opleveren. Deze werden van cruciaal belang voor hoogwaardig beton, waar veel vraag naar was. Zo zou de overschakeling van stalen naar betonnen kozijnen in zeer hoge gebouwen niet mogelijk zijn geweest zonder superplastificatietechnologie.

Meer recentelijk hebben polycarboxylaten (PCE' s) de industrie geraakt en zijn nu de dominante waterreductietechnologie voor beton. Hun chemie zorgt voor een uitgebreide fijnafstemming voor verschillende eigenschappen in het beton. Onderzoek gebeurt over de hele wereld om ze verder te verbeteren.

T Dit geavanceerde systeem maakt gebruik van het Internet of Things (IoT) om betonafzetting tussen fabriek en werkplek te bewaken, te meten en te beheren, via geautomatiseerde toevoegingen van water en hulpstoffen in de kant-en-klare truck' s roterende trommel.