Ricerca sul meccanismo di riduzione dell'acqua dei superfluidificanti policarbossilati

Ricerca sul meccanismo di riduzione dell'acqua dei superfluidificanti policarbossilati

Con lo sviluppo dell'economia nazionale e l'opportunità offerta dall'ingresso della Cina nell'OMC, la costruzione di vari grattacieli di grandi dimensioni nelle città e persino nelle campagne, la costruzione di ponti e autostrade di alto livello e il miglioramento delle strutture di trasporto urbano, ecc. La richiesta di preparazione è sempre maggiore e i requisiti per essa stanno diventando sempre più esigenti. Come parte importante del calcestruzzo ad alte prestazioni, il superfluidificante ha ricevuto sempre più attenzione da ingegneri e tecnici. Nel campo dei moderni materiali e tecnologie del calcestruzzo, ci sono pochi modi per produrre calcestruzzo di alta qualità senza l'uso di additivi. Attualmente, la maggior parte dei riduttori d'acqua commercializzati presenta alcune carenze in un modo o nell'altro. È imminente sviluppare un agente di riduzione dell'acqua ad alta efficienza con basso costo e buoni vantaggi globali, e la sua prospettiva di mercato e il valore dell'applicazione sono incommensurabili.

La serie di policarbossilati, nota come superfluidificante di terza generazione, ha le migliori prospettive applicative e le migliori prestazioni complete. I suoi principali vantaggi includono: il tasso di riduzione dell'acqua arriva fino al 30% ~ 40%, il che può far sì che le prestazioni del cemento e dei materiali cementizi raggiungano lo stato migliore; difficilmente ritarda la presa ma mantiene lo slump del calcestruzzo (meno di 1 in 1 ora). centimetro); può essere utilizzato con vari tipi di cemento, pozzolana e altri additivi; può aumentare la quantità di ceneri volanti e scorie macinate che possono sostituire il cemento Portland.

Quando si prepara il calcestruzzo, il rapporto tra cemento e acqua (rapporto acqua-cemento) è una contraddizione. La quantità totale di materiale cementizio nel calcestruzzo ad alte prestazioni aumenterà, quindi aumenterà la richiesta di acqua. D'altra parte, per migliorare la compattezza e la resistenza, il rapporto acqua-cemento deve essere ridotto. La conseguenza dell'aumento della quantità di cemento e della diminuzione del rapporto acqua-cemento è che la viscosità del calcestruzzo aumenta e la reologia peggiora. Allo stato attuale, il modo più efficace e realistico per risolvere la contraddizione di cui sopra è quello di incorporare un agente riducente dell'acqua ad alte prestazioni. Questo articolo intende fare una revisione dettagliata del meccanismo di riduzione dell'acqua, della struttura molecolare e dell'azione chimica dell'agente di riduzione dell'acqua nel cemento e di altri fattori che lo influenzano.

Meccanismo di riduzione dell'acqua

La maggior parte dei superfluidificanti sono tensioattivi anionici, che vengono miscelati nell'impasto cementizio e adsorbiti sulla superficie delle particelle di cemento, e dissociati in gruppi anionici organici con effetti idrofili e lipofili. Per i superfluidificanti a base di naftalene, il potenziale Zeta viene generalmente utilizzato per caratterizzare la dimensione della dispersione. In generale, maggiore è il valore del potenziale Zeta, maggiore è la repulsione elettrostatica tra le particelle di cemento e più significativo è l'effetto di dispersione. Per i superfluidificanti policarbossilati, il valore del potenziale Zeta è basso (solo -10~ -15 mv), ma la pasta di cemento ha anche un'eccellente disperdibilità e una piccola perdita di lavorabilità. Pertanto, deve esserci un nuovo meccanismo per spiegare l'effetto di riduzione dell'acqua dei superfluidificanti policarbossilati. La "teoria dell'impedimento sterico" attualmente accettata per spiegare il meccanismo dei superfluidificanti policarbossilati è il picco di energia potenziale più basso.

Si ritiene generalmente che la chiave dell'effetto di riduzione dell'acqua dei superfluidificanti policarbossilati sia l'effetto anionico prodotto dal gruppo carbossilico sulla catena macromolecolare e l'effetto di impedimento sterico della lunga catena laterale del poliossietilene neutro.

Per quanto riguarda il meccanismo di riduzione dell'acqua dei superfluidificanti policarbossilati, Morin ritiene che vi sia una carica elettrostatica sulla superficie delle particelle di cemento e che parte della carica positiva sia neutralizzata dalla carica libera nell'aria, ma la carica negativa è ancora in uno stato sbilanciato . In assenza di superfluidificanti, le cariche negative vengono schermate dallo strato cationico (ioni calcio), formando un cosiddetto strato a doppio ione. Quando la distanza tra le particelle è molto maggiore della distanza tra i doppi strati ionici, la forza di schermatura elettrostatica è dominante. Ovviamente le particelle neutre si agglomerano per effetto della tensione superficiale e della scomparsa della repulsione elettrostatica, e la fluidità della boiacca cementizia è molto bassa. Dopo l'aggiunta del superfluidificante, le catene macromolecolari del superfluidificante adsorbite sulla superficie delle particelle di cemento possono ridurre lentamente la concentrazione di ioni positivi vicino alle particelle caricate negativamente, aumentando così l'effetto dello strato schermante. Anche la gamma di forze repulsive tra le particelle è aumentata. Nel complesso, la repulsione elettrostatica esiste ancora e disperde le particelle. Inoltre, quando l'agente riducente dell'acqua riduce la tensione superficiale, viene ridotta anche l'adesione tra le particelle causata dalla tensione superficiale.

Le catene macromolecolari superfluidificanti del policarbossilato sono generalmente innestate con diversi gruppi attivi, come catene poliossietileniche di una certa lunghezza, gruppi carbossilici, gruppi di acido solfonico, -COOH e -SO3Na, ecc., che possono disperdere e disperdere particelle di cemento. Gruppi polari agenti in mobilità. Proprio per l'effetto dei suddetti gruppi attivi il superfluidificante policarbossilato ha un meccanismo di riduzione dell'acqua diverso da quello di altri superfluidificanti. Non solo l'effetto di riduzione dell'acqua è evidente, ma anche la perdita di fluidità è molto ridotta (meno di 1 cm in 1 ora). Le proporzioni e le lunghezze delle catene dei vari gruppi hanno una grande influenza sulla disperdibilità del superfluidificante.