Pesquisa sobre o mecanismo de redução de água de superplastificantes de policarboxilato

Pesquisa sobre o mecanismo de redução de água de superplastificantes de policarboxilato

Com o desenvolvimento da economia nacional e a oportunidade trazida pela entrada da China na OMC, a construção de vários arranha-céus de grande porte nas cidades e até no campo, a construção de pontes e rodovias de alto padrão e a melhoria de meios de transporte urbano, etc. A demanda por preparação é cada vez maior, e os requisitos para ela estão se tornando cada vez mais exigentes. Como parte importante do concreto de alto desempenho, o superplastificante tem recebido cada vez mais atenção de engenheiros e técnicos. No campo de materiais e tecnologias de concreto modernas, existem poucas maneiras de produzir concreto de alta qualidade sem o uso de aditivos. Atualmente, a maioria dos redutores de água comercializados apresenta algumas deficiências de uma forma ou de outra. É iminente o desenvolvimento de um agente redutor de água de alta eficiência com baixo custo e bons benefícios abrangentes, e sua perspectiva de mercado e valor de aplicação são imensuráveis.

A série policarboxilato, conhecida como superplastificante de terceira geração, tem a melhor perspectiva de aplicação e o melhor desempenho abrangente. Suas principais vantagens incluem: a taxa de redução de água é tão alta quanto 30% ~ 40%, o que pode fazer com que o desempenho do cimento e dos materiais cimentícios atinja o melhor estado; dificilmente retarda a pega, mas mantém a queda do concreto (menos de 1 em 1 hora). cm); pode ser usado com vários tipos de cimento, pozolana e outros aditivos; pode aumentar a quantidade de cinzas volantes e escória moída que podem substituir o cimento Portland.

Ao preparar o concreto, a proporção de cimento e água (relação água-cimento) é uma contradição. A quantidade total de material cimentício no concreto de alto desempenho aumentará, portanto a demanda de água aumentará. Por outro lado, para melhorar a compacidade e a resistência, a relação água-cimento deve ser reduzida. A consequência de aumentar a quantidade de cimento e diminuir a relação água-cimento é que a viscosidade do concreto aumenta e a reologia piora. Atualmente, a maneira mais eficaz e realista de resolver a contradição acima é incorporar um agente redutor de água de alto desempenho. Este trabalho pretende fazer uma revisão detalhada do mecanismo de redução de água, estrutura molecular e ação química do agente redutor de água no cimento e outros fatores de influência.

Mecanismo de redução de água

A maioria dos superplastificantes são tensoativos aniônicos, que são misturados na pasta de cimento e adsorvidos na superfície das partículas de cimento, e dissociados em grupos aniônicos orgânicos com efeitos hidrofílicos e lipofílicos. Para superplastificantes à base de naftaleno, o potencial Zeta é geralmente usado para caracterizar o tamanho da dispersão. Geralmente, quanto maior o valor do potencial Zeta, maior a repulsão eletrostática entre as partículas de cimento e mais significativo o efeito de dispersão. Para superplastificantes policarboxilatos, o valor do potencial Zeta é baixo (apenas -10~ -15 mv), mas a pasta de cimento também possui excelente dispersibilidade e pequena perda de abatimento. Portanto, deve haver um novo mecanismo para explicar o efeito redutor de água dos superplastificantes policarboxilatos. A "teoria do impedimento estérico" atualmente aceita para explicar o mecanismo dos superplastificantes de policarboxilato é o pico de energia potencial mais baixo.

Geralmente acredita-se que a chave para o efeito redutor de água dos superplastificantes de policarboxilato é o efeito aniônico produzido pelo grupo carboxila na cadeia macromolecular e o efeito de impedimento estérico da cadeia lateral longa do polioxietileno neutro.

Sobre o mecanismo de redução de água dos superplastificantes policarboxilatos, Morin acredita que há carga eletrostática na superfície das partículas de cimento, e parte da carga positiva é neutralizada pela carga livre no ar, mas a carga negativa ainda está em estado de desequilíbrio . Na ausência de superplastificantes, as cargas negativas são blindadas pela camada catiônica (íons de cálcio), formando a chamada camada de íons duplos. Quando a distância entre as partículas é muito maior que a distância entre as camadas duplas de íons, a força de blindagem eletrostática é dominante. Obviamente, as partículas neutras se aglomeram devido ao efeito da tensão superficial e ao desaparecimento da repulsão eletrostática, e a fluidez da pasta de cimento é muito baixa. Após a adição do superplastificante, as cadeias macromoleculares do superplastificante adsorvidas na superfície das partículas de cimento podem reduzir lentamente a concentração de íons positivos próximos às partículas carregadas negativamente, aumentando assim o efeito da camada de blindagem. A gama de forças repulsivas entre as partículas também é aumentada. No geral, a repulsão eletrostática ainda existe e dispersa as partículas. Além disso, quando o agente redutor de água reduz a tensão superficial, a adesão entre as partículas causada pela tensão superficial também é reduzida.

As cadeias macromoleculares do policarboxilato superplastificante são geralmente enxertadas com diferentes grupos ativos, como cadeias de polioxietileno com um determinado comprimento, grupos carboxila, grupos de ácido sulfônico, -COOH e -SO3Na, etc., que podem dispersar e dispersar partículas de cimento. Grupos polares de ação de mobilidade. É precisamente por causa do efeito dos grupos ativos acima mencionados que o superplastificante policarboxilato possui um mecanismo de redução de água diferente de outros superplastificantes. Não apenas o efeito de redução de água é óbvio, mas também a perda de abatimento é muito pequena (menos de 1 cm em 1 hora). As proporções e comprimentos de cadeia de vários grupos têm grande influência na dispersibilidade do superplastificante.