Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Основные причины, воздействующие на подвижность смесей при введении водопонизителей

Основные причины, воздействующие на подвижность смесей при введении водопонизителей

10.07.2017

Влияние СП на расплыв конуса цементного теста включает в себя следующие эффекты:
Эффекты адсорбции и диспергирования

Частицы цемента в процессе перемешивания с водой, схватывания и твердения образовывают флокуляционную структуру, содержащую воду (см. рис. 5.6), что приводит к уменьшению подвижности свежеуложенного бетона. Известно, что на поверхности цементных минералов (C3A, C4AF, C3S, C2S) возникают как положительные (C3A, C4AF), так и отрицательные (C3S, C2S) электрические заряды. Электрокинетические измерения цементно-водных суспензий без добавок показали, что частицы цемента не перемещаются в электрическом поле, тогда как в растворе лигносульфоната они перемещаются в направлении анода, что свидетельствует об их отрицательном заряде. Это объясняется адсорбцией на твердой фазе аниона добавки и взаимным отталкиванием одноименно заряженных частиц, что и приводит к диспергированию. Данный процесс является термодинамически выгодным, поскольку при этом уменьшается величина избыточной межфазовой энергии. Диспергирование обусловлено адсорбцией молекул добавок, обладающих расклинивающим действием; роль сил Ван-дер-Ваальса между частицами также приводит к флокуляции.

Известно, что частицы цемента в суспензиях флоккулируются; при введении диспергаторов (СП) происходит их адсорбция на поверхности цементных зерен, что вызывает распад флокул или пептизацию агрегатов. Являясь гидрофильными, они создают на цементных частицах пленки, которые уменьшают притяжение между частицами и способность к коагуляции или слипанию частиц. Ориентированная адсорбция молекул СП на поверхности цементных частиц увеличивает отрицательную плотность заряда и приводит к возникновению сил отталкивания.
В присутствии добавок-водопонизителей кластеры распадаются на отдельные частицы, т. е. происходит их диспергация. Снижение сил притяжения между частицами приводит также к увеличению расплыва конуса. В присутствии СП флокуляционные структуры, образовавшиеся в первоначальный период затворения цемента водой, отдают воду, что также приводит к повышению расплыва конуса. Использование суперпластификаторов позволяет снижать расход воды затворения и водопотребность цементных растворов и бетонов. Отрицательный заряд на поверхности цемента вызывает соответствующую ориентацию диполей молекул воды, что приводит к образованию гидратных оболочек вокруг частиц цемента и предотвращает их коалесценцию. Часть той воды затворения, которая в отсутствии СП была защемлена между кластерами, образующимися из частиц цемента, в результате диспергирующего действия добавок высвобождается и обеспечивает повышенную пластичность свежеуложенной бетонной смеси.
Путем УФ-спектрального анализа была изучена степень адсорбции добавок, показавшая, что в течение 5 мин. после смешивания около 80% СП адсорбировались на поверхности частиц цемента. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что адсорбция СП на поверхности частиц цемента является главной причиной снижения водопотребности бетонов и растворов.
Эффект смазки

При введении СП в воду происходит его диссоциация, после чего свойства органических анионов на обоих концах становятся различными: на одном конце образуется гидрофобная группа, на другом - группа с сильной полярностью и отрицательным зарядом. Гидрофобные группы СП адсорбируются на поверхности цементных частиц, а полярные гидрофильные группы и молекулы воды соединяются по виду водородных связей, причем усилие роли их соединения гораздо больше, чем сила притяжения между молекулами и частицами цемента. При достаточном уровне адсорбции СП, на поверхности частиц цемента создаются стабильные пленки сольвата, препятствующие прямому контакту между частицами цемента и играющие роль смазки (рис. 5.7). Наличие нескольких десятков слоев адсорбированных молекул изменяет энергию взаимодействия между частицами цемента. Такая полимолекулярная адсорбция играет роль стерического стабилизатора частиц, что важно для понимания диспергирующего действия добавок.

Эффект смачивания

При затворении цемента водой происходит смачивание поверхности частиц, что также влияет на реологические свойства бетонной смеси. При этом происходит уменьшение величины свободной поверхностной энергии по уравнению Гиббса:
dG = оcw*ds,

где dG - уровень свободной поверхностной энергии;
ocw - сила напряжения в зоне контакта цемент-вода;
ds - площадь смачивания.
Дифференцируя, получаем
G = ocw*S+C,

где С - константа.
При постоянной свободной энергии G системы отношение между ocw и S является обратно-пропорциональным, т.е. чем больше площадь поверхности контакта, тем меньше сила напряжения в зоне контакта. Уменьшение силы поверхностного натяжения в зоне контакта системы цемент-вода приводит к уменьшению толщины водной пленки вокруг частиц цемента, что позволяет снизить водопотребность.
Эффект пространственных препятствий

Молекулы поликарбоксилатных пластификаторов образуют гребнеобразные структуры молекул (см. рис. 4.8, b), т.е. в главную молекулярную цепь введены разветвленные цепи с определенной длиной и жесткостью (боковые цепи). Активные группы с сильной полярностью, расположенные на основной цепи, адсорбируются на поверхности заряженных частиц цемента и позволяют существенно снижать водопотребность смеси.
При этом наиболее важным является тот факт, что при адсорбции основной цепи на поверхности частиц цемента образуются стереоскопические перекрестия, препятствующие контакту частиц друг с другом; данное явление носит название - эффект пространственных препятствий. Этот эффект при использовании поликарбоксилатных пластификаторов не пропадает в течение определенного времени, более длительного, чем при использовании других видов добавок.
Влияние СП на виды продуктов гидратаций

На основе проведенных исследований установлено, что введение СП влияет на виды продуктов гидратаций; присутствие СП в цементных системах приводит к формированию Aft из иглообразных кристаллов к кубическому микро-кристаллу, что обеспечивает гораздо большую подвижность цементному раствору.
В общем случае, к основным эффектам снижения водопотребности цементных растворов при введении СП относятся эффекты адсорбции, диспергирования, смазки, смачивания и пространственных препятствии; эффекты адсорбции и диспергирования при этом являются основными.