Wat is de compatibiliteit tussen polycarbonzuur-superweekmaker en betongrondstof?

De verwerkbaarheid en sterkte van beton zijn altijd nauw gerelateerd geweest aan de water-cementverhouding. Het bereiden van hogesterktebeton vereist bijvoorbeeld doorgaans een lage water-cementverhouding, maar een lagere water-cementverhouding vermindert onvermijdelijk de vloeibaarheid van het beton, waardoor de constructie moeilijker wordt. De introductie van waterreducerende middelen heeft met succes de tegenstelling tussen verwerkbaarheid en sterkte, veroorzaakt door de water-cementverhouding, verlicht, waardoor de bereiding van beton met zowel goede verwerkbaarheid als hoge sterkte mogelijk is geworden.

Vanwege de voordelen ervan, zoals lage dosering, hoge waterreductiesnelheid, goede retentie van inzinking, instelbare moleculaire structuur en milieuvriendelijkheid, wordt polycarboxylaat-superweekmaker steeds vaker toegepast. Het is het voorkeurswaterreductiemiddel geworden voor het bereiden van hoogwaardige betonsoorten, zoals ultrahoog pompbeton, zelfverdichtend beton en hogesterktebeton. Ondanks de toenemende toepassing van polycarboxylaat-superplastificeermiddelen zijn er echter bij praktische toepassingen problemen waargenomen zoals slechte waterreductie en -dispersie, abnormale harding van beton, overmatig verlies van inzinking in de loop van de tijd en zelfs verminderde betonsterkte. Een van de belangrijkste redenen is het compatibiliteitsprobleem tussen polycarboxylaat-superweekmakers en verschillende grondstoffen in beton.

Volgens de JC/T 1083-2008Testmethoden voor compatibiliteit tussen cement- en waterreduceerdersDe compatibiliteit tussen cement en waterreductiemiddel wordt als goed beschouwd als het verzadigingspunt van het waterreductiemiddel helder is, de aanvankelijke vloeibaarheid van de cementpasta goed is, het verlies in de loop van de tijd klein is en er geen duidelijke bloeding of segregatie is. De compatibiliteit van polycarboxylaat-superweekmakers met verschillende grondstoffen in beton kan tot uiting komen in de volgende aspecten:

Cement

Wanneer dezelfde polycarboxylaat-superweekmaker met verschillende cementen wordt gebruikt, is het mogelijk dat de superweekmaker zeer compatibel is met het ene cement, maar slecht compatibel met het andere. Op soortgelijke wijze kunnen zich soortgelijke situaties voordoen wanneer hetzelfde cement met verschillende polycarboxylaat-superweekmakers wordt gebruikt. Oppervlakkig gezien lijken deze problemen te worden veroorzaakt door verschillen in de soorten cement- en polycarboxylaat-superplastificeerders, maar de hoofdoorzaak ligt in hun fysische en chemische eigenschappen. Bovendien is het specifieke oppervlak van het cement een andere factor die de compatibiliteit ervan met polycarboxylaat-superweekmakers beïnvloedt. Wanneer het specifieke oppervlak van het cement toeneemt, neemt het contactoppervlak tussen cementdeeltjes en water, evenals de polycarboxylaat-superweekmakermoleculen, toe, wat leidt tot een toename van de oppervlakte-energie en een snellere hydratatiesnelheid van cement, waardoor de adsorptie wordt verbeterd en dit resulteert in een grotere verlies in de loop van de tijd, wat slechte compatibiliteit kan veroorzaken.

Minerale mengsels

Industrieel vast afval zoals vliegas, slakken en silicadamp worden vaak gebruikt als betonhulpstoffen, niet alleen voor milieudoeleinden, maar ook als essentiële grondstoffen voor de bereiding van hoogwaardig beton vanuit technisch perspectief. De compatibiliteit tussen minerale hulpstoffen en polycarboxylaat-superweekmaker is voornamelijk te wijten aan het adsorptie-effect van de hulpstoffen op de superweekmaker. Gegranuleerde hoogovenslakken en hoogwaardige vliegas met een hoog gehalte aan bolvormig glas hebben een lage adsorptie van polycarboxylaat-superweekmaker en vertonen daardoor een goede compatibiliteit ermee.

Het koolstofgehalte in vliegas is de belangrijkste factor die de compatibiliteit ervan met polycarboxylaat-superweekmakers beïnvloedt. Vliegas met een hoog koolstofgehalte kan grote hoeveelheden superweekmaker en water adsorberen, wat resulteert in een slechte compatibiliteit. Silicadamp kan vanwege het zeer hoge specifieke oppervlak een aanzienlijke hoeveelheid polycarboxylaat-superweekmaker absorberen, wat tot een slechte compatibiliteit leidt.

Andere chemische mengsels

De combinatie van verschillende hulpstoffen kan een overlappend effect opleveren, en deze technische route wordt steeds vaker toegepast op betongebied. Soms kan één enkele waterreducer niet voldoen aan de bouweisen, waardoor het gebruik van een combinatie van verschillende waterreducers noodzakelijk is. Het aanpassingsvermogen van polycarboxylaat-superweekmakers met andere waterreductiemiddelen varieert afhankelijk van het type van het andere reductiemiddel. Het werkt goed met waterreduceermiddelen op basis van lignosulfonaat, maar kan negatieve interacties hebben bij gebruik met waterreduceermiddelen op basis van naftaleen. Bovendien kan polycarboxylaat-superweekmaker compatibiliteitsproblemen hebben met andere mengsels, zoals middelen voor vroege sterkte, vertragers en expansiemiddelen. Vooral het sulfaat- en alkaligehalte in deze mengsels kan hun compatibiliteit met polycarboxylaat-superweekmakers aanzienlijk beïnvloeden.

Aggregaten

Aggregaten hebben een directe invloed op de verschillende eigenschappen van beton, waarbij het slibgehalte een van de belangrijkste indicatoren is voor de kwaliteit van het aggregaat. Vóór de introductie van polycarboxylaat-superweekmaker was de impact van modderpoeder in aggregaten op de betonprestaties, zolang deze binnen de standaardlimieten bleef, relatief klein en vaak over het hoofd gezien. Naarmate het gebruik van polycarboxylaat-superplastificeermiddelen echter is toegenomen en hoogwaardige natuurlijke aggregaatbronnen schaarser zijn geworden, heeft het gebruik van gefabriceerd zand met een hoog poedergehalte en natuurlijk zand met een hoger moddergehalte in beton een slechte compatibiliteit met polycarboxylaat-superplastificeermiddelen aangetoond. De superweekmaker is bijzonder gevoelig voor het moddergehalte in aggregaten, en een hoog moddergehalte kan de waterreductie- en dispersieprestaties van de superweekmaker ernstig aantasten, waardoor uiteindelijk de verwerkbaarheid en sterkte van het beton worden aangetast.

Sulfaat- en alkaligehalte

Sulfaten in beton zijn voornamelijk afkomstig van cementklinker, hulpstoffen, andere chemische additieven en extern gips dat wordt gebruikt om de uitharding van cement te controleren. Studies hebben aangetoond dat sulfaten enerzijds concurreren met polycarboxylaat-superweekmakers voor adsorptie, waardoor de hoeveelheid superweekmaker die beschikbaar is om cementdeeltjes te dispergeren, wordt verminderd. Aan de andere kant kan de aanwezigheid van sulfaten het sterische hinderende effect van de superweekmaker verminderen, waardoor de waterreducerende en dispergerende werking ervan wordt beïnvloed.