Mitä ovat veden vähentäjät?

Mikä on vedenvähennyslaite?
Vedenvähennysaine on betonissa käytettävä lisäaine, joka vähentää sekoitusveden määrää ja parantaa betonin lujuutta muuttamatta työstettävyyttä tai sementtipitoisuutta; tai se voi säästää sementtiä muuttamatta betonin työstettävyyttä ja lujuutta.

Vedenvähennyslaitteiden tyypit
Veden pelkistimet luokitellaan pääosin niiden kemiallisen koostumuksen mukaan lignosulfonaattipohjaisiin, naftaleenipohjaisiin, vesiliukoisiin hartsipohjaisiin, melassipohjaisiin ja komposiittiveden vähentäjiin.

Lignosulfonaattipohjaiset veden vähentäjät
Näitä ovat kalsiumlignosulfonaatti (puukalsium), natriumlignosulfonaatti (puunatrium), magnesiumlignosulfonaatti (puumagnesium) jne. Näistä puukalsiumveden vähentäjät ovat yleisimmin käytettyjä.

Puun kalsiumveden pelkistimet valmistetaan paperinvalmistuksen tai kuitumassan ylijääneestä sulfiittilipeästä, neutraloidaan kalkkimaidolla ja käsitellään sitten biologisella käymisellä sokerin poistamiseksi, haihdutettu konsentraatio ja sumutuskuivaus, jolloin saadaan ruskehtavankeltaista jauhetta.

Puun kalsiumveden vähentäjän sopiva annos on yleensä {{0}},2-0,3 % sementin massasta. Sen vedenpoistoaste on 10–15 %, ja betonin 28-päiväpuristuslujuus voi kasvaa 10–20 %. Ilman veden vähentämistä betonin painuma voi kasvaa 80-100 mm. Jos puristuslujuus ja painuma pysyvät ennallaan, sementtipitoisuutta voidaan vähentää noin 10 %. Puun kalsiumvettä vähentävillä aineilla on betonin pintaa hidastava vaikutus, ja liiallinen käyttö tai käyttö matalissa lämpötiloissa voi tehdä tämän hidastusvaikutuksen voimakkaammaksi, mikä voi heikentää betonin lujuutta. Varovaisuutta tarvitaan käytettäessä.

Puun kalsiumveden vähentäjät soveltuvat yleisiin betonitöihin, erityisesti suuriin valuihin, liukumuotoiseen rakentamiseen, pumpattavaan betoniin ja kesärakentamiseen. Niitä ei tule käyttää yksinään talvirakentamiseen, vaan niitä tulee käyttää yhdessä varhaisvahvuuden tai pakkasnesteen kanssa, kun vuorokauden alin lämpötila on alle 5 astetta. Puun kalsiumveden vähennysaineita ei myöskään saa käyttää yksinään höyrykovettuneessa tai esijännitetyssä betonissa, jotta vältetään pinnan löystyminen kovettumisen jälkeen.

Naftaleenipohjaiset veden vähentäjät
Naftaleenipohjaiset veden pelkistimet valmistetaan sulfonoimalla naftaleeni tai sen johdannaiset ja kondensoimalla sitten metanolilla. Yleisiä tuotteita ovat NNO-, NF-, FDN-, UNF-, MF- ja rakennustyypin I vedenvähennykset, joista suurin osa ei sisällä ilmaa.

Sopiva naftaleenipohjaisen veden vähennysaineen annostus on 0,5–1.0 % sementtimassasta, veden vähennysaste on 10–25 % ja {{7} }päivän vahvuus voi kasvaa yli 20 %. Naftaleenipohjaisilla vedenvähennysaineilla on hyvä vettä vähentävä vaikutus ja ne soveltuvat erilaisiin sementteihin. Ne soveltuvat varhaislujuuden, suurlujuuden, juoksevan ja höyrykovettuneen betonin valmistukseen.

Vesiliukoiset hartsi Vedenvähentäjät
Nämä veden vähennysaineet on valmistettu vesiliukoisista hartseista, kuten melamiinihartsista ja gumaronihartsista. Nämä ovat erittäin tehokkaita vedenvähennysaineita, joilla on merkittäviä tehostamisvaikutuksia. Kotimaisiin tuotteisiin kuuluvat SM-hartsiveden vähennysaineet.

SM-vedenvähennysaineita käytetään {{0}},5 % - 2,0 % sementtimassasta, ja veden vähennysaste on 15 % - 27 %. 3-päivän puristuslujuus voi kasvaa 30 % - 100 % ja 28-päivän lujuus 20 % - 30 %. SM-vedenvähennysaineet soveltuvat korkealujuisen betonin, varhaislujuuden, juoksevan betonin ja höyrykovettuneen betonin valmistukseen.

Vedenrajoittimien toiminnot ja mekanismit
Vedenvähennysaineiden tärkeimmät vaikutukset juuri sekoitettuun betoniin ovat seuraavat:

Veden vähentäminen
Veden vähentämismekanismi johtuu pääasiassa veden pelkistimen adsorptiosta sementtihiukkasiin ja sementtihiukkasten hajoamisesta veden vähentäjällä. Vedenpelkistimen lisäämisen jälkeen betoniin suuret anionisten ryhmien ja metallikationien molekyylit (kuten Na+ ja Ca2+) hajoavat. Suurten molekyylien vahvat pinta-aktiiviset anionit adsorboituvat sementtihiukkasten pintaan tehden niistä negatiivisesti varautuneita. Saman varauksen omaavien hiukkasten välinen hylkiminen saa ne hajoamaan. Lisäksi vettä vähentävä aine on hydrofiilinen ja adsorboitu kerros sementtihiukkasten ympärillä on solvatoitunut kalvo, joka myös estää sementtihiukkasten aggregoitumisen (tilaa suojaava vaikutus), mikä hajottaa sementtihiukkasia ja vapauttaa koaguloituneiden flokkien sisältämää vettä ja ilmaa, veden vähentämistavoitteen saavuttaminen.

Plastisoiva vaikutus
Kun betoniin lisätään vettä vähentävää ainetta, se lisää merkittävästi sen työstettävyyttä samalla, kun vesi-sementtisuhde pysyy muuttumattomana, jota kutsutaan pehmentäväksi vaikutukseksi. Tämä vaikutus johtuu veden vähennysaineen adsorptio- ja dispersiovaikutuksista sekä kostutus- ja voiteluvaikutuksista. Näiden toimenpiteiden ansiosta pieni määrä vettä riittää sekoittamaan betonin tasaiseksi, mikä parantaa tuoreen betonin työstettävyyttä.

Hidastava vaikutus
Sementti-vesijärjestelmässä olevan veden pelkistimen vapauttamat ionit voivat adsorboitua sementtihiukkasten pintaan, mikä lisää niiden zetapotentiaalia, mikä pidentää järjestelmän stabiloitumisaikaa. Lisäksi muodostuva anioninen adsorptiokalvo ja vetyä sitova vesikerros voivat haitata sementtihiukkasten ja veden välistä kosketusta, mikä hidastaa hydrataatioprosessia ja saa aikaan hidastavan vaikutuksen.

Vedenvähentäjien toimintamekanismi
Veden vähentäjät ovat tyypillisiä pinta-aktiivisia aineita. Minkä tahansa veden pelkistimen molekyylirakenne sisältää kaksi osaa: polaarisen ryhmän ja ei-polaarisen ryhmän. Polaarinen ryhmä adsorboituu sementtihiukkasten pintaan ja määrittää pääasiassa vettä vähentävän molekyylin affiniteetin sementin mineraalikomponentteihin. Tämä näkyy koko vettä vähentävän molekyylin tai ionin kemiallisissa ja fysikaalisissa ominaisuuksissa. Kun vettä vähentävä molekyyli (tai ioni) adsorboituu sementtimineraalien pinnalle, ei-polaarinen ryhmä osoittaa ulospäin muodostaen hydrofobisen kalvon, mikä vaikuttaa hydrofobisuuteen. Samaan aikaan ei-polaarinen ryhmä vaikuttaa myös sementtihiukkasen tarttumiseen ja polaarisen ryhmän adsorptiokykyyn.

Vedenvähennyslaitteiden kehitys

Tavalliset vedenvähennykset
1950-luvulla kehitettiin pääasiassa lignosulfonaattia ja sen johdannaisia, mukaan lukien kalsiumlignosulfonaatti ja natriumlignosulfonaatti, jotka tunnetaan nimellä M-veden pelkistimet. Lignosulfonaattiveden pelkistimet ovat anionisia pinta-aktiivisia aineita, joilla on hydrofiilisiä ominaisuuksia, ja ne adsorboituvat sementtihiukkasten pintaan paksuntaen solvatoitunutta vesikalvoa, lisäävät elektrokineettistä potentiaalia ja auttavat hajottamaan sementtihiukkasia hidastavalla vaikutuksella.

Tehokkaat vedenvähennykset
Nämä ovat pääasiassa polysulfonaattiyhdisteitä, kuten naftaleenisulfonaattiformaldehydikondensaatteja, polysyklisiä aromaattisia sulfonaatteja ja melamiinisulfonaattiformaldehydikondensaatteja. Näiden tehokkaiden vedenvähennysten käyttö aloitettiin Japanissa ja Länsi-Saksassa 1960-luvulla, ja niitä kehitettiin ja otettiin käyttöön Kiinassa 1970-luvulla. Ne ovat mullistaneet betoniteollisuuden, koska niitä on käytetty pumpattavan betonin formuloimiseen ja betonin suorituskyvyn parantamiseen.

Erikoistehoiset veden vähentäjät
Nämä ovat pääasiassa polykarboksylaattipohjaisia ​​yhdisteitä, mukaan lukien polyakrylaatti ja sen kopolymeerit sekä maleiinihappokopolymeerit, jotka kehitettiin 1980-luvun alussa. Viimeaikainen kehitys on johtanut useisiin monimutkaisiin polyakrylaattioksaskopolymeereihin, joilla on erilaiset ominaisuudet ja joita on käytetty laajasti. Erikoisvaikutteisilla vedenpelkistysaineilla on vahva dispergoiva vaikutus sementtilietteeseen johtuen veden pelkistimen molekyyliadsorptiosta sementtihiukkasten pinnalle. Dispergoitumiskyky riippuu sähköstaattisesta hylkimisestä saman varauksen omaavien hiukkasten välillä ja adsorptiokerroksen tuottamasta steerisestä esteestä.

Tehokkaat komposiittivedenvähennykset
Nämä yhdistävät kaksi tai useampia tehokkaita vedenvähennysaineita tietyissä suhteissa täydentämään toistensa vahvuuksia ja lieventämään heikkouksia, mikä johtaa synergistisiin vaikutuksiin. Tämä lähestymistapa on tärkeä tapa valmistaa korkean suorituskyvyn ja tehokkaan veden vähennyslaitteita.