Onderzoek naar het waterreducerende mechanisme van polycarboxylaat-superweekmakers

Onderzoek naar het waterreducerende mechanisme van polycarboxylaat-superweekmakers

Met de ontwikkeling van de nationale economie en de mogelijkheid die wordt geboden door de toetreding van China tot de WTO, de bouw van verschillende grootschalige hoogbouw in steden en zelfs op het platteland, de aanleg van hoogwaardige bruggen en snelwegen, en de verbetering van stedelijke transportfaciliteiten, enz. De vraag naar voorbereiding wordt steeds groter en de vereisten ervoor worden steeds veeleisender. Als belangrijk onderdeel van hoogwaardig beton krijgt superplastificeerder steeds meer aandacht van ingenieurs en technici. Op het gebied van moderne betonmaterialen en -technologieën zijn er weinig manieren om hoogwaardig beton te produceren zonder het gebruik van hulpstoffen. Op dit moment hebben de meeste gecommercialiseerde waterreducerende middelen op de een of andere manier een aantal tekortkomingen. Het staat op het punt een zeer efficiënt waterreducerend middel te ontwikkelen met lage kosten en goede uitgebreide voordelen, en het marktperspectief en de toepassingswaarde zijn onmetelijk.

De polycarboxylaat-serie, bekend als de superplastificeerder van de derde generatie, heeft het beste toepassingsperspectief en de beste uitgebreide prestaties. De belangrijkste voordelen zijn: het waterreductiepercentage is zo hoog als 30 procent ~ 40 procent, waardoor de prestaties van cement en cementgebonden materialen de beste staat kunnen bereiken; vertraagt ​​nauwelijks de uitharding maar handhaaft het inzakken van beton (minder dan 1 op 1 uur). cm); kan worden gebruikt met verschillende soorten cement, pozzolaan en andere hulpstoffen; kan de hoeveelheid vliegas en gemalen slakken verhogen die Portlandcement kan vervangen.

Bij het bereiden van beton is de verhouding cement en water (water-cementverhouding) een contradictie. De totale hoeveelheid cementachtig materiaal in hoogwaardig beton zal toenemen, dus de vraag naar water zal toenemen. Aan de andere kant moet de water-cementverhouding worden verlaagd om de compactheid en sterkte te verbeteren. Het gevolg van het verhogen van de hoeveelheid cement en het verlagen van de water-cementverhouding is dat de viscositeit van het beton toeneemt en de reologie verslechtert. Op dit moment is de meest effectieve en realistische manier om de bovenstaande tegenstrijdigheid op te lossen het gebruik van een hoogwaardig waterreducerend middel. Dit artikel is bedoeld om een ​​gedetailleerd overzicht te geven van het waterreducerende mechanisme, de moleculaire structuur en de chemische werking van het waterreducerende middel in cement en andere beïnvloedende factoren.

Mechanisme voor waterreductie

De meeste superplastificeerders zijn anionische oppervlakteactieve stoffen, die in de cementbrij worden gemengd en op het oppervlak van de cementdeeltjes worden geadsorbeerd, en worden gedissocieerd in organische anionische groepen met hydrofiele en lipofiele effecten. Voor op naftaleen gebaseerde superweekmakers wordt het Zeta-potentieel over het algemeen gebruikt om de grootte van de dispersie te karakteriseren. Over het algemeen geldt: hoe groter de Zeta-potentiaalwaarde, hoe groter de elektrostatische afstoting tussen de cementdeeltjes en hoe groter het dispersie-effect. Voor polycarboxylaat-superplastificeerders is de Zeta-potentiaalwaarde laag (slechts -10~ -15 mv), maar de cementpasta heeft ook een uitstekende dispergeerbaarheid en een klein inzakkingsverlies. Daarom moet er een nieuw mechanisme zijn om het waterreducerende effect van polycarboxylaat-superplastificeerders te verklaren. De momenteel geaccepteerde "sterische hindernistheorie" om het mechanisme van polycarboxylaat-superplastificeerders te verklaren, is de laagste potentiële energiepiek.

Algemeen wordt aangenomen dat de sleutel tot het waterreducerende effect van polycarboxylaat-superweekmakers het anionische effect is dat wordt geproduceerd door de carboxylgroep op de macromoleculaire keten en het sterische hinderende effect van de lange zijketen van neutraal polyoxyethyleen.

Met betrekking tot het waterreducerende mechanisme van superplastificeerders van polycarboxylaat gelooft Morin dat er een elektrostatische lading op het oppervlak van cementdeeltjes is en dat een deel van de positieve lading wordt geneutraliseerd door de vrije lading in de lucht, maar dat de negatieve lading nog steeds in een onevenwichtige toestand verkeert. . Bij afwezigheid van superplastificeerders worden de negatieve ladingen afgeschermd door de kationische laag (calciumionen), waardoor een zogenaamde dubbelionenlaag ontstaat. Wanneer de afstand tussen de deeltjes veel groter is dan de afstand tussen de dubbele ionenlagen, is de elektrostatische afschermkracht dominant. Het is duidelijk dat de neutrale deeltjes agglomereren als gevolg van het effect van oppervlaktespanning en het verdwijnen van elektrostatische afstoting, en de vloeibaarheid van de cementbrij is erg laag. Na toevoeging van de superweekmaker kunnen de macromoleculaire ketens van de superweekmaker die op het oppervlak van de cementdeeltjes zijn geadsorbeerd, de concentratie van positieve ionen in de buurt van de negatief geladen deeltjes langzaam verminderen, waardoor het effect van de afschermlaag wordt vergroot. Het bereik van afstotende krachten tussen deeltjes wordt ook vergroot. Over het algemeen bestaat de elektrostatische afstoting nog steeds en verspreidt de deeltjes. Bovendien, wanneer het waterreducerende middel de oppervlaktespanning verlaagt, wordt ook de door de oppervlaktespanning veroorzaakte adhesie tussen de deeltjes verminderd.

Macromoleculaire ketens van polycarboxylaatsuperplastificeerder zijn over het algemeen geënt met verschillende actieve groepen, zoals polyoxyethyleenketens met een bepaalde lengte, carboxylgroepen, sulfonzuurgroepen, -COOH en -SO3Na, enz., Die cementdeeltjes kunnen dispergeren en dispergeren. Mobiliteitswerkende polaire groepen. Juist vanwege het effect van de bovengenoemde actieve groepen heeft de polycarboxylaat-superweekmaker een waterreducerend mechanisme dat verschilt van dat van andere superweekmakers. Niet alleen het waterreducerende effect is duidelijk, maar ook het inzinkingsverlies is erg klein (minder dan 1 cm in 1 uur). De verhoudingen en ketenlengtes van verschillende groepen hebben een grote invloed op de dispergeerbaarheid van de superplastificeerder.