Επισκόπηση και μηχανισμός του σκυροδέματος που μειώνει το νερό

Οι υπερρευστοποιητές είναι σημαντικά πρόσθετα σκυροδέματος που μπορούν να ελαχιστοποιήσουν την αναλογία νερού προς τσιμέντο του σκυροδέματος, βελτιώνοντας έτσι την αντοχή και την αντοχή του. Οι υπερρευστοποιητές χωρίζονται σε συνηθισμένους υπερρευστοποιητές και σε υπερρευστοποιητές υψηλής απόδοσης. Οι υπερρευστοποιητές με ποσοστό μείωσης του νερού μεγαλύτερο από 5% αλλά λιγότερο από 10% ταξινομούνται ως συνηθισμένοι υπερρευστοποιητές, όπως το νάτριο κολοφωνίου, το λιγνοσουλφονικό νάτριο και το σαπούνι με στεατικό οξύ. Οι υπερρευστοποιητές με ποσοστό μείωσης νερού μεγαλύτερο από 10% ταξινομούνται ως υπερρευστοποιητές υψηλής απόδοσης, συμπεριλαμβανομένων υπερρευστοποιητών με βάση τη μελαμίνη, με βάση τη ναφθαλίνη, με βάση σουλφονικούς αμινοπλαστές, με βάση τροποποιημένους λιγνοσουλφονικούς και πολυκαρβοξυλικούς. Μεταξύ των πολλών υπερρευστοποιητών υψηλής απόδοσης, οι υπερρευστοποιητές με βάση πολυκαρβοξυλικά με μοριακή δομή σαν χτένα έχουν γίνει το επίκεντρο της εγχώριας και διεθνούς έρευνας και ανάπτυξης λόγω του υψηλού ρυθμού μείωσης του νερού, της καλής κατακράτησης, της χαμηλής δόσης και της μη σημαντικής επιβράδυνσής τους. .

Το αποτέλεσμα μείωσης του νερού είναι ένας σημαντικός ρόλος των επιφανειοδραστικών ουσιών στη διαδικασία ενυδάτωσης του τσιμέντου. Ένας υπερρευστοποιητής είναι ένα πρόσθετο που μπορεί να μειώσει την ποσότητα του νερού ανάμιξης χωρίς να επηρεάσει την εργασιμότητα του σκυροδέματος. Εναλλακτικά, μπορεί να βελτιώσει την εργασιμότητα του σκυροδέματος χωρίς αλλαγή της περιεκτικότητας σε νερό ή μπορεί να επιτύχει και τα δύο αποτελέσματα χωρίς να μεταβάλλει σημαντικά την περιεκτικότητα σε αέρα. Επί του παρόντος, οι υπερρευστοποιητές που χρησιμοποιούνται στο σκυρόδεμα είναι όλα τασιενεργά και ανήκουν σε ανιονικά τασιενεργά.

Όταν το τσιμέντο αναμιγνύεται με νερό, εμφανίζεται μια αντίδραση ενυδάτωσης, με αποτέλεσμα κροκιδωμένες δομές που εγκλωβίζουν μεγάλη ποσότητα νερού ανάμειξης, γεγονός που μειώνει την εργασιμότητα (επίσης γνωστή ως «εργασιμότητα», που αναφέρεται στην ικανότητα του φρέσκου σκυροδέματος να παραμένει ομοιόμορφο, πυκνό. και χωρίς διαχωρισμό κατά την ανάμειξη, τη μεταφορά και την έκχυση). Για να διατηρηθεί η απαιτούμενη εργασιμότητα κατά την κατασκευή, πρέπει να προστεθεί επιπλέον νερό ανάμειξης. Ωστόσο, η αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό οδηγεί σε υπερβολικό σχηματισμό πόρων στην πάστα τσιμέντου, ο οποίος επηρεάζει σοβαρά τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του σκληρυμένου σκυροδέματος. Εάν το ενθυλακωμένο νερό μπορεί να απελευθερωθεί, η χρήση νερού μπορεί να μειωθεί σημαντικά. Με την ενσωμάτωση κατάλληλης ποσότητας υπερρευστοποιητή κατά την προετοιμασία του σκυροδέματος, αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί αποτελεσματικά.

Μετά την προσθήκη υπερρευστοποιητή στο σκυρόδεμα, οι υδρόφοβες ομάδες του υπερρευστοποιητή προσροφούνται στην επιφάνεια των σωματιδίων του τσιμέντου, ενώ οι υδρόφιλες ομάδες δείχνουν προς το υδατικό διάλυμα, σχηματίζοντας ένα μονοστρωματικό ή πολυστρωματικό φιλμ προσρόφησης. Λόγω της κατευθυντικής προσρόφησης του τασιενεργού, η επιφάνεια των σωματιδίων τσιμέντου φέρει τον ίδιο τύπο φορτίου. Αυτό οδηγεί σε αμοιβαία απώθηση, η οποία όχι μόνο διατηρεί το σύστημα τσιμέντου-νερού σε μια σχετικά σταθερή κατάσταση αιώρησης, αλλά προκαλεί επίσης τη διασπορά και τη διάσπαση της κροκιδωμένης δομής που σχηματίστηκε κατά την αρχική προσθήκη νερού, απελευθερώνοντας έτσι το νερό που έχει παγιδευτεί μέσα στην κροκιδωμένη δομή και επιτυγχάνοντας μείωση του νερού. Η προσθήκη υπερρευστοποιητή όχι μόνο βελτιώνει την εργασιμότητα του νωπού σκυροδέματος αλλά μειώνει επίσης σημαντικά την αναλογία νερού προς τσιμέντο, οδηγώντας σε αισθητή μείωση του όγκου των πόρων μέσα στην πάστα τσιμέντου, με αποτέλεσμα την πυκνότερη πάστα τσιμέντου και σημαντικά βελτιωμένη αντοχή σε θλίψη. Η προσθήκη υπερρευστοποιητή επηρεάζει επίσης τον ρυθμό ενυδάτωσης του τσιμέντου και τον χρόνο πήξης. Αυτές οι ιδιότητες είναι κρίσιμες σε πρακτικές εφαρμογές. Ωστόσο, ενώ ο υπερρευστοποιητής διασπά αποτελεσματικά την κροκιδωμένη δομή και απελευθερώνει το ελεύθερο νερό στο εσωτερικό, εξασθενεί επίσης την αλληλεπίδραση μεταξύ των σωματιδίων τσιμέντου και του νερού. Από αυτή την άποψη, οι υπερρευστοποιητές επιδεινώνουν πάντα την αιμορραγία και τον διαχωρισμό του μείγματος σε κάποιο βαθμό, γεγονός που είναι μια σημαντική αιτία επιφανειακών ελαττωμάτων όπως κηλίδες και σε σοβαρές περιπτώσεις μπορεί να οδηγήσει σε επιφάνειες κηρήθρας, ρωγμές που μοιάζουν με δίκτυο ή πλαστικές ρωγμές συρρίκνωσης κατά μήκος των ράβδων οπλισμού σε σκυρόδεμα μετά την έκχυση.