Ko mes išmokome iš polikarboksilo superplastifikatoriaus per pastaruosius 20 metų?

Maždaug prieš 20 metų Šiaurės Amerikos betono statybų rinkai buvo pristatytas naujas superplastifikatoriaus tipas polikarboksilato polimerų (PCE) pagrindu. Kaip aštuntajame dešimtmetyje pradėjus naudoti naftaleno pagrindu pagamintus priedus, labai pagerėjo įvairios šviežio ir sukietėjusio betono inžinerinės savybės, polikarboksilatai dar labiau padidino betono mišinių veikimą.

Pavyzdžiui, PCE leido sukurti savaime tvirtėjantį betoną ir išlaikė nuosėdas daugiau nei dvi valandas, iš esmės nepailgindamas stingimo laiko. Man teko privilegija būti didelės cheminių priedų įmonės, kuri 1990-aisiais išleido pirmąją polikarboksilato produktų seriją, mokslinių tyrimų ir plėtros bei rinkodaros komandos dalimi. Kaip ir visos naujos technologijos, įdiegtos statybų sektoriuje, buvo staigi mokymosi kreivė, išryškinanti įvairias medžiagas ir pritaikymą betoninėse konstrukcijose. Šiame straipsnyje apibendrinami kai kurie pagrindiniai našumo atributai, gauti iš komercinių programų ir laboratorinių tyrimų. Polikarboksilato superplastifikatorių pranašumai buvo anksčiau aptarti ir paskelbti žurnale „The Concrete Producer“.

Polikarboksilatų šeima

Terminas „polikarboksilatas“ apima daugybę polimerų, kuriuos chemikai gali sukurti, kad betono mišiniams suteiktų specifines savybes. Pradėjus naudoti bendrosios paskirties PCE superplastifikatorius, buvo sukurti naujesni produktai, skirti aukštam ankstyvam stiprumui ir įvairiems nuosmukio sulaikymo lygiams, taip pat skirtingoms oro kiekio betone valdymo galimybėms. Viena polikarboksilatų klasė minimaliai veikia pradinį nuosmukį, tačiau turi laiko atpalaidavimo funkciją, leidžiančią nuspėjamai didėti, ilgėjant maišymo laikui (žr. 1 pav.). Dėl šios priežasties šio tipo gaminius galima įvairiomis dozėmis dėti į iš anksto sumaišytą betoną, kad būtų pasiektas norimas nuosėdų sulaikymas, atsižvelgiant į darbo sąlygas (transportavimo laikas, temperatūra, atidėjimas prieš išmetimą ir kt.). Dažnai superplastifikatorius sudaromas naudojant dviejų ar daugiau PCE mišinį, kad būtų pasiektas ankstyvo stiprumo ir ilgesnio smukimo derinys. Tyrėjai ir toliau aktyviai reguliuos PCE polimero struktūrą, kad prisitaikytų prie besikeičiančių medžiagų ir konstrukcijos poreikių.

• Oro įstrigimas

Beveik visi polikarboksilato pagrindu pagaminti mišiniai yra suformuluoti su putų šalinimo priemone, kad būtų išvengta nepageidaujamo oro įstrigimo, paprastai susijusio su PCE polimerais. Tiek su oru, tiek be oro pernešamo betono oro kiekis paprastai gali būti veiksmingai kontroliuojamas, pasirenkant PCE superplastifikatoriaus gaminį, kuris labiausiai suderinamas su naudojamomis medžiagomis. Lakiųjų pelenų anglies kiekio kintamumas gali apsunkinti nuoseklų oro kiekio valdymą, nes dėl hidrofobinio putų šalinimo priemonių pobūdžio jie gali adsorbuoti lakiuosius pelenus esančia anglimi. Apskritai, PCE pagrindu pagaminti produktai gali padidinti orą įtraukiančių priedų (AEA) efektyvumą, palyginti su polinaftaleno sulfonato (PNS) pagrindu pagamintais superplastifikatoriais, todėl galima naudoti mažesnę AEA dozę, kad būtų pasiektas lygiavertis oro kiekis.

• Molių poveikis

Priešingai nei PNS superplastifikatoriai, PCE polimeras lengvai ir negrįžtamai adsorbuojamas tam tikromis molio dalelėmis, kurios gali būti įvairiuose užpildų šaltiniuose. 2 paveiksle parodyta, kaip molio turintis smėlis, kurio metileno mėlynojo vertė yra 1,30, gali paveikti reikiamas PNS dozes, palyginti su PCE pagrindu pagamintais superplastifikatoriais, kad būtų pasiektas suderinamas nuosmukis. Paprastai, naudojant bemolį arba mažai molio turintį smėlį, PCE dozuojama maždaug trečdaliu PNS pagrindu pagamintų superplastifikatorių, skirtų panašiam nuosmukiui. Tačiau kai tam tikruose smėliuose yra molio, gali prireikti iki 50 % didesnės PCE dozės nei PNS. Taigi, jei netikėtai padidėtų PCE superplastifikatoriaus dozė, pirmenybė turėtų būti teikiama tikrinimui, ar agregate nėra smulkių molio.

• Lankstus dozavimas

Skirtingai nuo PNS pagrindu pagamintų superplastifikatorių, kurie visada turėtų būti pridedami atidėtai (ty pradėjus maišytis cementui ir vandeniui), PCE yra gana nejautrus įpylimo laikui, todėl betono maišymo procese užtikrinamas didesnis lankstumas.

• Nesuderinamumas su PNS superplastifikatoriais

Naudojant PCE ir PNS pagrindu pagamintus produktus tame pačiame betono mišinyje, gali greitai sumažėti darbingumas. Todėl šios dvi technologijos – PNS ir PCE – neturėtų būti derinamos tame pačiame betono mišinyje.

• Stiprumo sinergija su kalcio pagrindu pagamintų rinkinių greitintuvais

Kai PCE superplastifikatoriai naudojami kartu su nustatytais greitintuvais ir korozijos inhibitoriais, kuriuose yra kalcio druskų, buvo pastebėtas netikėtas stiprumo padidėjimas, palyginti su panašiais betono mišiniais, kuriuose naudojami PNS pagrindu pagaminti produktai. Ši stiprumo didinimo sinergija pirmą kartą buvo pastebėta mišinyje, kuriame yra kalcio nitrito pagrindu pagaminto korozijos inhibitoriaus. 1 lentelėje apibendrintus duomenis pateikė betono gamintojas, kuris anksčiau naudojo lignosulfonato pagrindu pagamintą ASTM C494 A tipo vandens reduktorių ir G tipo PNS / lignino pagrindo superplastifikatorių, kad gamintų iš anksto įtemptus polius.

Nepaprastas stiprumo skirtumas, pasiektas tiesiog pakeitus superplastifikatorių nuo PNS prie polikarboksilato, buvo patvirtintas moksliniais tyrimais ir gali padėti sumažinti cemento kiekį, tačiau vis tiek atitinka stiprumo reikalavimus. Įdomu tai, kad stiprumo skirtumas nėra susijęs su padidėjusia hidratacijos šiluma, o su tankesne mikrostruktūra, susidariusia derinant kalcio pagrindu veikiančius greitinančius arba koroziją slopinančius priedus ir polikarboksilato pagrindu pagamintus priedus.

PCE superplastifikatorius pakeitė tiek PNS / ligniną, tiek A tipo vandens kiekį mažinančius produktus maždaug trečdaliu dozės. Be to, pažymėtina, kad AEA dozė, reikalinga tam pačiam oro kiekiui pasiekti, PCE sumaišytame betone buvo sumažinta 50%.

Apibendrinant galima teigti, kad nors betono pramonė įgijo reikšmingų įžvalgų, kaip panaudoti PCE superplastifikatorių universalumą ir suprasti apribojimus, chemikai, bendradarbiaudami su betono technologais, ir toliau keis polimerines struktūras, kad sukurtų naujus pajėgumus gaminti, pateikti ir išplėsti paslaugą. Betono mišinių tarnavimo laikas.