Cosa sono i riduttori d'acqua?

Cos'è un riduttore d'acqua?
Un riduttore d'acqua è un additivo utilizzato nel calcestruzzo che riduce la quantità di acqua di impasto e migliora la resistenza del calcestruzzo senza modificarne la lavorabilità o il contenuto di cemento; oppure può far risparmiare cemento senza alterare la lavorabilità e la resistenza del calcestruzzo.

Tipi di riduttori d'acqua
I riduttori d'acqua sono principalmente classificati in base alla loro composizione chimica in riduttori d'acqua a base di ligninsulfonato, a base di naftalene, a base di resina idrosolubile, a base di melassa e compositi.

Riduttori d'acqua a base di ligninsolfonato
Questi includono il ligninsolfonato di calcio (calcio del legno), il ligninsolfonato di sodio (sodio del legno), il ligninsolfonato di magnesio (magnesio del legno), ecc. Tra questi, i riduttori d'acqua del calcio del legno sono i più utilizzati.

I riduttori d'acqua di calcio del legno sono realizzati con il liquore solfito rimanente della fabbricazione della carta o pasta di fibre, neutralizzati con latte di calce e quindi lavorati attraverso fermentazione biologica per rimuovere lo zucchero, concentrazione evaporata e essiccazione a spruzzo per produrre una polvere giallo-brunastra.

Il dosaggio appropriato del riduttore d'acqua di calcio del legno è generalmente dallo {{0}}, dal 2% allo 0,3% della massa di cemento. Il tasso di riduzione dell'acqua è compreso tra il 10% e il 15% e la resistenza alla compressione 28-giorno del calcestruzzo può aumentare dal 10% al 20%. Senza riduzione dell'acqua, lo cedimento del calcestruzzo può aumentare da 80 a 100 mm. Se la resistenza alla compressione e lo slump rimangono invariati, il contenuto di cemento può essere ridotto di circa il 10%. I riduttori d'acqua di calcio del legno hanno un effetto ritardante sul calcestruzzo e un uso eccessivo o l'uso a basse temperature può rendere questo effetto ritardante più pronunciato, il che può ridurre la resistenza del calcestruzzo. È necessaria cautela durante l'utilizzo.

I riduttori d'acqua in legno-calcio sono adatti per lavori generali in calcestruzzo, in particolare per getti di grandi volumi, costruzioni a casseforme scorrevoli, calcestruzzo pompabile e costruzioni estive. Non dovrebbero essere usati da soli per la costruzione invernale, ma dovrebbero essere usati in combinazione con agenti ad azione precoce o antigelo quando la temperatura minima giornaliera è inferiore a 5 gradi. Inoltre, i riduttori d'acqua per legno e calcio non devono essere utilizzati da soli per il calcestruzzo polimerizzato a vapore o precompresso per evitare l'allentamento della superficie dopo la maturazione.

Riduttori d'acqua a base naftalene
I riduttori d'acqua a base di naftalene vengono prodotti solfonando la naftalene o i suoi derivati ​​e quindi condensandoli con metanolo. I prodotti comuni includono riduttori d'acqua NNO, NF, FDN, UNF, MF e Building Type I, la maggior parte dei quali non aspira aria.

Il dosaggio adatto di riduttore d'acqua a base di naftalina è compreso tra 0,5% e 1,0% della massa di cemento, con un tasso di riduzione dell'acqua compreso tra 10% e 25%, e il {{7} }la forza del giorno può aumentare di oltre il 20%. I riduttori d'acqua a base naftalenica hanno un buon effetto di riduzione dell'acqua e sono adattabili a vari tipi di cemento. Sono adatti per la produzione di calcestruzzo a prima resistenza, ad alta resistenza, fluido e polimerizzato a vapore.

Riduttori d'acqua in resina solubile in acqua
Questi riduttori d'acqua sono realizzati con resine idrosolubili come la resina melaminica e la resina gumarone. Si tratta di riduttori d'acqua ad alta efficienza con notevoli effetti di potenziamento. I prodotti domestici includono i riduttori d'acqua in resina SM.

I riduttori d'acqua SM vengono utilizzati dallo {{0}} dallo 0,5% al ​​2,0% della massa di cemento, con un tasso di riduzione dell'acqua dal 15% al ​​27%. La resistenza alla compressione 3-giorno può aumentare dal 30% al 100% e la resistenza 28-giorno può aumentare dal 20% al 30%. I riduttori d'acqua SM sono adatti per la produzione di calcestruzzo ad alta resistenza, calcestruzzo a resistenza iniziale, calcestruzzo fluido e calcestruzzo polimerizzato a vapore.

Funzioni e meccanismi dei riduttori d'acqua
I principali effetti dei riduttori d’acqua sul calcestruzzo appena confezionato sono i seguenti:

Riduzione dell'acqua
Il meccanismo di riduzione dell'acqua è dovuto principalmente all'adsorbimento del riduttore d'acqua sulle particelle di cemento e alla dispersione delle particelle di cemento da parte del riduttore d'acqua. Dopo aver aggiunto un riduttore d'acqua al calcestruzzo, le grandi molecole di gruppi anionici e cationi metallici (come Na+ e Ca2+) si disperdono. I forti anioni tensioattivi presenti nelle grandi molecole si adsorbono sulla superficie delle particelle di cemento, caricandole negativamente. La repulsione tra particelle della stessa carica ne provoca la dispersione. Inoltre, il riduttore d'acqua è idrofilo, e lo strato adsorbito attorno alle particelle di cemento è una membrana solvatata, che impedisce anche alle particelle di cemento di aggregarsi (effetto di protezione dello spazio), disperdendo così le particelle di cemento e liberando acqua e aria contenute nei fiocchi coagulati, raggiungere l’obiettivo della riduzione dell’acqua.

Effetto plastificante
L'aggiunta di un riduttore d'acqua al calcestruzzo ne aumenta notevolmente la lavorabilità mantenendo inalterato il rapporto acqua-cemento, cosiddetto effetto plastificante. Questo effetto è dovuto all'effetto di adsorbimento e dispersione nonché agli effetti bagnanti e lubrificanti del riduttore d'acqua. Grazie a queste azioni è sufficiente una piccola quantità di acqua per miscelare uniformemente il calcestruzzo, migliorando la lavorabilità del calcestruzzo fresco.

Effetto ritardante
Gli ioni rilasciati dal riduttore d'acqua nel sistema cemento-acqua possono adsorbirsi sulla superficie delle particelle di cemento, aumentandone il potenziale zeta, prolungando il tempo di stabilizzazione del sistema. Inoltre, il film di adsorbimento anionico e lo strato di acqua che lega l'idrogeno formati possono ostacolare il contatto tra le particelle di cemento e l'acqua, rallentando così il processo di idratazione e ottenendo un effetto ritardante.

Meccanismo d'azione dei riduttori d'acqua
I riduttori d'acqua sono tipici agenti tensioattivi. La struttura molecolare di qualsiasi riduttore d'acqua comprende due parti: un gruppo polare e un gruppo non polare. Il gruppo polare si adsorbe sulla superficie delle particelle di cemento e determina principalmente l'affinità della molecola riduttrice d'acqua per i componenti minerali del cemento. Ciò si riflette nelle proprietà chimiche e fisiche dell'intera molecola o ione riduttore d'acqua. Quando la molecola (o ione) riduttore d'acqua viene adsorbita sulla superficie dei minerali del cemento, il gruppo non polare è rivolto verso l'esterno, formando una membrana idrofobica, influenzando così l'idrofobicità. Nel frattempo, il gruppo non polare influenza anche l'adesione delle particelle di cemento e la capacità di adsorbimento del gruppo polare.

Progressi nei riduttori d'acqua

Riduttori d'acqua ordinari
Principalmente il ligninsolfonato e i suoi derivati, tra cui il ligninsolfonato di calcio e il ligninsolfonato di sodio, noti come riduttori di acqua M, furono sviluppati negli anni '50. I riduttori d'acqua ligninsolfonati sono tensioattivi anionici con proprietà idrofile, che si adsorbono sulla superficie delle particelle di cemento per ispessire il film d'acqua solvatato, aumentare il potenziale elettrocinetico e aiutare a disperdere le particelle di cemento, con un effetto ritardante.

Riduttori d'acqua ad alta efficienza
Si tratta principalmente di composti polisolfonati come condensati di formaldeide di naftalene solfonato, solfonati policiclici aromatici e condensati di formaldeide di melammina solfonato. L’uso di questi riduttori d’acqua ad alta efficienza è iniziato in Giappone e nella Germania occidentale negli anni ’60, e sono stati sviluppati e applicati in Cina negli anni ’70. Hanno rivoluzionato l'industria del calcestruzzo essendo utilizzati per formulare calcestruzzo pompabile e migliorarne le prestazioni.

Riduttori d'acqua ad effetti speciali
Si tratta principalmente di composti a base di policarbossilati, tra cui il poliacrilato e i suoi copolimeri, nonché i copolimeri dell'acido maleico, sviluppati all'inizio degli anni '80. Sviluppi recenti hanno portato a una varietà di copolimeri complessi a innesto di poliacrilato con caratteristiche diverse, che sono stati ampiamente applicati. I riduttori d'acqua ad effetto speciale hanno un forte effetto disperdente sull'impasto liquido di cemento grazie all'adsorbimento molecolare del riduttore d'acqua sulla superficie delle particelle di cemento. La capacità disperdente dipende dalla repulsione elettrostatica tra particelle con la stessa carica e dall'ingombro sterico prodotto dallo strato adsorbente.

Riduttori d'acqua compositi ad alta efficienza
Questi combinano due o più riduttori d'acqua ad alta efficienza in determinate proporzioni per integrare i reciproci punti di forza e mitigare le debolezze, ottenendo effetti sinergici. Questo approccio è un percorso importante per la preparazione di riduttori d’acqua ad alte prestazioni ed alta efficienza.