Суперпластификатор
Добавка для высокопрочного бетона

Суперпластификаторы ( СП ), также известные как водоредукторы высокого диапазона , являются добавками, используемыми для изготовления высокопрочного бетона или для укладки самоуплотняющегося бетона . Пластификаторы представляют собой химические соединения, позволяющие производить бетон с содержанием воды примерно на 15% меньше . Суперпластификаторы позволяют снизить содержание воды на 30% и более. Эти добавки используются на уровне нескольких весовых процентов. Пластификаторы и суперпластификаторы также замедляют схватывание и затвердевание бетона. [1]

По диспергирующей функции и механизму действия различают два класса суперпластификаторов:

  1. Ионные взаимодействия (электростатическое отталкивание): лигносульфонаты (первое поколение древних водоредуцирующих веществ), сульфированные синтетические полимеры ( конденсаты нафталина или меламина , формальдегида ) (второе поколение) и;
  2. Стерические эффекты : Поликарбоксилаты - эфирные (PCE) синтетические полимеры, несущие боковые цепи (третье поколение). [2]

Суперпластификаторы используются, когда для улучшения характеристик текучести ( реологии ) бетона требуются хорошо диспергированные суспензии частиц цемента . Их добавление позволяет снизить соотношение воды и цемента в бетоне или растворе без отрицательного влияния на удобоукладываемость смеси. Это позволяет производить самоуплотняющийся бетон и бетон с высокими эксплуатационными характеристиками. Соотношение воды и цемента является основным фактором, определяющим прочность бетона и его долговечность. Суперпластификаторы значительно улучшают текучесть и реологию свежего бетона. Прочность бетона увеличивается при уменьшении соотношения воды и цемента, поскольку исключение добавления воды в избытке только для поддержания лучшей удобоукладываемости свежего бетона приводит к меньшей пористости затвердевшего бетона и, следовательно, к лучшему сопротивлению сжатию. [3]

Добавление SP в грузовик во время транзита является довольно современной разработкой в ​​отрасли. Добавки, добавляемые во время транзита через автоматизированную систему управления осадкой , [4] позволяют поддерживать осадку свежего бетона до выгрузки без снижения качества бетона.

Рабочий механизм

Полиэфиры с концевыми фосфоновыми кислотами являются эффективными суперпластификаторами. [5]

Традиционные пластификаторы — лигносульфонаты в виде их натриевых солей . [5] Суперпластификаторы — это синтетические полимеры . Соединения, используемые в качестве суперпластификаторов, включают (1) сульфированный нафталинский формальдегидный конденсат, сульфированный меламиноформальдегидный конденсат, ацетонформальдегидный конденсат и (2) поликарбоксилатные эфиры . Показательны сшитые меламин- или нафталинсульфонаты , называемые соответственно PMS (полимеламинсульфонат) и PNS (полинафталинсульфонат). Их получают путем сшивания сульфированных мономеров с использованием формальдегида или путем сульфирования соответствующего сшитого полимера. [1] [6]

Идеализированная структура полимера нафталинсульфоната / формальдегида, используемого в качестве суперпластификатора.
Поликарбоксилатный суперпластификатор, стабилизирующий коллоидную суспензию посредством стерических взаимодействий благодаря своим боковым цепям. Примечание: молекулы PCE адсорбируются на положительно заряженных частицах цемента ( минеральная фаза трикальцийалюмината ( C 3 A )).

Полимеры, используемые в качестве пластификаторов, проявляют поверхностно-активные свойства. Они часто являются иономерами, содержащими отрицательно заряженные группы ( сульфонаты , карбоксилаты или фосфонаты ...). Они действуют как диспергаторы, минимизируя сегрегацию частиц в свежем бетоне (отделение цементного раствора и воды от крупных и мелких заполнителей, таких как гравий и песок соответственно). Отрицательно заряженная полимерная основа адсорбируется на положительно заряженных коллоидных частицах непрореагировавшего цемента, особенно на трикальцийалюминате ( C 3 A ) минеральной фазе цемента.

Меламинсульфонат (ПМС) и нафталинсульфонат (ПНС) в основном действуют посредством электростатического взаимодействия с частицами цемента, способствуя их электростатическому отталкиванию, в то время как поликарбоксилат-эфирные суперпластификаторы (ПКЭ) сорбируют и покрывают крупные агломераты частиц цемента и благодаря своим боковым цепям стерически способствуют дисперсии крупных цементных агломератов в более мелкие. [7]

Однако, поскольку механизмы их работы не полностью изучены, в некоторых случаях может наблюдаться несовместимость цемента и суперпластификатора. [8]

Распространенные типы суперпластификаторов

  1. Лигносульфонат натрия
  2. Сульфированный нафталинформальдегид
  3. Поликарбоксилатный суперпластификатор

Поликарбоксилатный суперпластификатор (PCE), третье поколение высокопроизводительных суперпластификаторов, [9] следует за развитием обычных пластификаторов и суперпластификаторов. Он значительно снижает содержание воды, одновременно повышая обрабатываемость, прочность и долговечность бетона. Известный своей передовой технологией, исключительными перспективами применения и превосходными общими характеристиками, PCE произвел революцию в добавках для бетона.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Gerry Bye, Paul Livesey, Leslie Struble (2011). "Admixtures and Special Cements". Портландцемент, Третье издание . doi :10.1680/pc.36116.185 (неактивен 1 ноября 2024 г.). ISBN 978-0-7277-3611-6.{{cite book}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка ) CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ Лу, Бинг; Вэн, Ивэй; Ли, Минъян; Цянь, Е; Леонг, Ка Фай; Тан, Мин Джен; Цянь, Шуньчжи (май 2019 г.). «Систематический обзор цементирующих материалов для 3D-печати». Строительство и строительные материалы . 207 : 477–490. doi :10.1016/j.conbuildmat.2019.02.144. hdl : 10356/142503 . S2CID  139995838.
  3. ^ Хауст, Ив Ф.; Боуэн, Пол; Перш, Франсуа; Кауппи, Анника; Борже, Паскаль; Гальмиш, Лоран; Ле Мейн, Жан-Франсуа; Лафума, Франсуаза; Флэтт, Роберт Дж.; Шобер, Ирен; и др. (2008). «Дизайн и действие новых суперпластификаторов для более прочного высокопрочного бетона (проект Superplast)». Исследования цемента и бетона . 38 (10): 1197–1209. doi : 10.1016/j.cemconres.2008.04.007.
  4. ^ «Система управления бетоном в пути | GCP Applied Technologies».
  5. ^ ab R. Flatt, I. Schober (2012). "Суперпластификаторы и реология бетона". В Nicolas Roussel (ред.). Understanding the Rheology of Concrete . Woodhead. ISBN 978-0-85709-028-7.
  6. ^ Mollah, MYA; Adams, WJ; Schennach, R.; Cocke, DL (2000). «Обзор взаимодействий цемента и суперпластификатора и их моделей». Advances in Cement Research . 12 (4): 153–161. doi :10.1680/adcr.2000.12.4.153.
  7. ^ Коллепарди, М. (январь 1998 г.). «Добавки, используемые для улучшения характеристик укладки бетона». Цемент и бетонные композиты . 20 (2–3): 103–112. doi :10.1016/S0958-9465(98)00071-7. ISSN  0958-9465.
  8. ^ Рамачандран, В.С. (1995) Справочник по добавкам в бетон – свойства, наука и технология, 2-е издание, William Andrew Publishing, ISBN 0-8155-1373-9 стр. 121 
  9. ^ поликарбоксилатный суперпластификатор

Дальнейшее чтение

  • Dodson, VH (29 июня 2013 г.). Добавки к бетону. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4757-4843-7.
  • Aïtcin, Pierre-Claude; Flatt, Robert J. (12 ноября 2015 г.). Наука и технология добавок к бетону. Woodhead Publishing. ISBN 978-0-08-100696-2.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Суперпластификатор&oldid=1254977490"