Kas ir ūdens reduktori?

Kas ir ūdens reducētājs?
Ūdens reduktors ir betonā lietojama piedeva, kas samazina maisāmā ūdens daudzumu un uzlabo betona stiprību, nemainot apstrādājamību vai cementa saturu; vai arī tas var ietaupīt cementu, nemainot betona apstrādājamību un izturību.

Ūdens reducētāju veidi
Ūdens reducētājus galvenokārt iedala kategorijās pēc to ķīmiskā sastāva: uz lignosulfonāta bāzes, uz naftalīna bāzes, uz ūdenī šķīstošiem sveķiem, uz melases bāzes un saliktajiem ūdens reducētājiem.

Ūdens reducētāji uz lignosulfonāta bāzes
Tajos ietilpst kalcija lignosulfonāts (koksnes kalcijs), nātrija lignosulfonāts (koksnes nātrijs), magnija lignosulfonāts (koksnes magnijs) utt. No tiem visplašāk tiek izmantoti koksnes kalcija ūdens reduktori.

Koksnes kalcija ūdens reduktori tiek izgatavoti no papīra ražošanas vai šķiedru masas sulfīta šķidruma pārpalikumiem, neitralizēti ar kaļķa pienu un pēc tam apstrādāti ar bioloģisko fermentāciju, lai noņemtu cukuru, iztvaicētu koncentrāciju un izsmidzinot, lai iegūtu brūngani dzeltenu pulveri.

Atbilstošā koksnes kalcija ūdens reducētāja deva parasti ir {{0}},2% līdz 0,3% no cementa masas. Tā ūdens samazināšanās pakāpe ir par 10% līdz 15%, un betona 28-dienas spiedes izturība var palielināties par 10% līdz 20%. Bez ūdens samazināšanas betona slīpums var palielināties par 80 līdz 100 mm. Ja spiedes stiprība un kritums paliek nemainīgs, cementa saturu var samazināt par aptuveni 10%. Koksnes kalcija ūdens reducētājiem ir bremzējoša iedarbība uz betonu, un pārmērīga lietošana vai lietošana zemā temperatūrā var padarīt šo aizkavējošo efektu izteiktāku, kas var samazināt betona stiprību. Lietojot, jāievēro piesardzība.

Koka kalcija ūdens reduktori ir piemēroti vispārējiem betonēšanas darbiem, īpaši liela apjoma liešanai, slīdošām konstrukcijām, sūknējamam betonam un vasaras celtniecībai. Tos nedrīkst izmantot atsevišķi ziemas celtniecībai, un tie jāizmanto kopā ar agrīnas stiprības līdzekļiem vai antifrīzu, kad zemākā dienas temperatūra ir zem 5 grādiem. Koksnes kalcija ūdens reducētājus nedrīkst izmantot vienus pašus ar tvaiku cietinātam vai iepriekš nospriegotam betonam, lai izvairītos no virsmas atslābšanas pēc sacietēšanas.

Ūdens reducētāji uz naftalīna bāzes
Ūdens reducētājus uz naftalīna bāzes ražo, naftalīnu vai tā atvasinājumus sulfonējot un pēc tam kondensējot ar metanolu. Izplatītākie produkti ietver NNO, NF, FDN, UNF, MF un ēkas I tipa ūdens reducētājus, no kuriem lielākā daļa neieplūst gaisu.

Piemērotā naftalīna bāzes ūdens reducētāja deva ir 0,5% līdz 1.0% no cementa masas ar ūdens samazināšanas pakāpi no 10% līdz 25%, un {{7} }dienas spēks var palielināties par vairāk nekā 20%. Ūdens reducētājiem uz naftalīna bāzes ir laba ūdens samazināšanas iedarbība un tie ir pielāgojami dažādiem cementa veidiem. Tie ir piemēroti agrīnas stiprības, augstas stiprības, plūstoša un ar tvaiku cietināta betona izgatavošanai.

Ūdenī šķīstošo sveķu ūdens reducētāji
Šie ūdens reduktori ir izgatavoti no ūdenī šķīstošiem sveķiem, piemēram, melamīna sveķiem un gumarona sveķiem. Tie ir augstas efektivitātes ūdens reduktori ar ievērojamu uzlabošanās efektu. Iekšzemes produktos ietilpst SM sveķu ūdens reduktori.

SM ūdens reducētājus izmanto {{0}},5% līdz 2,0% no cementa masas, ar ūdens samazināšanas pakāpi no 15% līdz 27%. 3-Dienas spiedes stiprība var palielināties par 30% līdz 100%, un 28-dienas izturība var palielināties par 20% līdz 30%. SM ūdens reduktori ir piemēroti augstas stiprības betona, agrīnas stiprības betona, plūstoša betona un ar tvaiku cietināta betona izgatavošanai.

Ūdens reducētāju funkcijas un mehānismi
Ūdens reducētāju galvenā ietekme uz tikko sajauktu betonu ir šāda:

Ūdens samazināšana
Ūdens samazināšanas mehānisms galvenokārt ir saistīts ar ūdens reduktora adsorbciju uz cementa daļiņām un cementa daļiņu izkliedi ar ūdens reduktora palīdzību. Pēc ūdens reduktora pievienošanas betonam lielās anjonu grupu un metālu katjonu molekulas (piemēram, Na+ un Ca2+) izkliedējas. Spēcīgie virsmaktīvās anjoni lielajās molekulās adsorbējas uz cementa daļiņu virsmas, padarot tās negatīvi lādētas. Atgrūšanās starp viena un tā paša lādiņa daļiņām izraisa to izkliedi. Turklāt ūdens reduktors ir hidrofils, un adsorbētais slānis ap cementa daļiņām ir solvatēta membrāna, kas arī novērš cementa daļiņu agregāciju (telpas aizsardzības efekts), tādējādi izkliedējot cementa daļiņas un atbrīvojot ūdeni un gaisu, kas atrodas koagulētos flokos, ūdens samazināšanas mērķa sasniegšana.

Plastificējoša iedarbība
Ja betonam tiek pievienots ūdens reduktors, tas ievērojami palielina tā apstrādājamību, vienlaikus saglabājot nemainīgu ūdens un cementa attiecību, ko sauc par plastificējošu efektu. Šis efekts ir saistīts ar adsorbcijas un dispersijas efektu, kā arī ūdens reduktora mitrināšanas un eļļošanas efektu. Pateicoties šīm darbībām, pietiek ar nelielu ūdens daudzumu, lai betons vienmērīgi sajauktos, uzlabojot svaigā betona apstrādājamību.

Palēninošs efekts
Ūdens reduktora izdalītie joni cementa-ūdens sistēmā var adsorbēties uz cementa daļiņu virsmas, palielinot to zeta potenciālu, kas pagarina sistēmas stabilizācijas laiku. Turklāt anjonu adsorbcijas plēve un izveidotais ūdeņraža saistīšanas ūdens slānis var kavēt cementa daļiņu un ūdens kontaktu, tādējādi palēninot hidratācijas procesu un panākot aizkavējošu efektu.

Ūdens reducētāju darbības mehānisms
Ūdens reduktori ir tipiskas virsmaktīvās vielas. Jebkura ūdens reduktora molekulārā struktūra ietver divas daļas: polāro grupu un nepolāro grupu. Polārā grupa adsorbējas uz cementa daļiņu virsmas un galvenokārt nosaka ūdens reducētāja molekulas afinitāti pret cementa minerālajām sastāvdaļām. Tas atspoguļojas visas ūdens reduktora molekulas vai jona ķīmiskajās un fizikālajās īpašībās. Kad ūdens reducētāja molekula (vai jons) tiek adsorbēta uz cementa minerālu virsmas, nepolārā grupa ir vērsta uz āru, veidojot hidrofobu membrānu, tādējādi ietekmējot hidrofobitāti. Tikmēr nepolārā grupa ietekmē arī cementa daļiņu adhēziju un polārās grupas adsorbcijas spēju.

Ūdens reducētāju sasniegumi

Parastie ūdens reduktori
1950. gados tika izstrādāts galvenokārt lignosulfonāts un tā atvasinājumi, tostarp kalcija lignosulfonāts un nātrija lignosulfonāts, kas pazīstami kā M-ūdens reduktori. Lignosulfonāta ūdens reduktori ir anjonu virsmaktīvās vielas ar hidrofilām īpašībām, kas adsorbējas uz cementa daļiņu virsmas, lai sabiezinātu solvatētā ūdens plēvi, palielinātu elektrokinētisko potenciālu un palīdzētu izkliedēt cementa daļiņas ar aizkavējošu efektu.

Augstas efektivitātes ūdens reduktori
Tie galvenokārt ir polisulfonātu savienojumi, piemēram, naftalīna sulfonāta formaldehīda kondensāti, policikliskie aromātiskie sulfonāti un melamīna sulfonāta formaldehīda kondensāti. Šos augstas efektivitātes ūdens reduktorus sāka lietot Japānā un Rietumvācijā 20. gadsimta 60. gados, un tos izstrādāja un pielietoja Ķīnā 1970. gados. Tie ir radījuši revolūciju betona rūpniecībā, jo tiek izmantoti sūknējamā betona formulēšanai un betona veiktspējas uzlabošanai.

Īpaša efekta ūdens reducētāji
Tie galvenokārt ir savienojumi uz polikarboksilātu bāzes, tostarp poliakrilāts un tā kopolimēri, un maleīnskābes kopolimēri, kas tika izstrādāti 80. gadu sākumā. Jaunākie sasniegumi ir radījuši dažādus sarežģītus poliakrilāta potēšanas kopolimērus ar dažādām īpašībām, kas ir plaši izmantoti. Īpaša efekta ūdens reducētājiem ir spēcīga izkliedējoša iedarbība uz cementa vircu, pateicoties ūdens reduktora molekulārajai adsorbcijai uz cementa daļiņu virsmas. Izkliedes spēja ir atkarīga no elektrostatiskās atgrūšanās starp daļiņām ar tādu pašu lādiņu un steriskā šķēršļa, ko rada adsorbcijas slānis.

Kompozītmateriālu augstas efektivitātes ūdens reduktori
Tie apvieno divus vai vairākus augstas efektivitātes ūdens reducētājus noteiktās proporcijās, lai papildinātu viens otra stiprās puses un mazinātu vājās puses, tādējādi radot sinerģisku efektu. Šī pieeja ir svarīgs ceļš augstas veiktspējas, augstas efektivitātes ūdens reduktoru sagatavošanai.