Beth Ydym Ni wedi'i Ddysgu O'r Superplasticizer Polycarboxylic Dros yr 20 mlynedd diwethaf?

Tua 20 mlynedd yn ôl, cyflwynwyd math newydd o superplasticizer yn seiliedig ar bolymerau polycarboxylate (PCE) i farchnad adeiladu concrit Gogledd America. Yn union fel y gwnaeth cyflwyno cymysgeddau seiliedig ar naphthalene yn y 1970au wella'n sylweddol briodweddau peirianneg amrywiol o goncrit ffres a chaled, mae polycarboxylates wedi cynyddu perfformiad cymysgeddau concrit ymhellach.

Er enghraifft, mae PCEs wedi galluogi datblygu concrit hunangyfnerthol a chynnal y cwympiad am dros ddwy awr heb ymestyn amser gosod yn sylweddol. Cefais y fraint o fod yn rhan o dîm ymchwil a datblygu a marchnata ar gyfer cwmni cymysgu cemegol mawr a lansiodd y gyfres gyntaf o gynhyrchion polycarboxylate yn y 1990au. Fel pob technoleg newydd a gyflwynwyd i'r sector adeiladu, bu cromlin ddysgu serth, gan amlygu'r amrywiaeth eang o ddeunyddiau a chymwysiadau mewn adeiladu concrit. Mae'r erthygl hon yn crynhoi rhai priodoleddau perfformiad allweddol sy'n deillio o gymwysiadau masnachol ac ymchwil labordy. Mae manteision superplasticizers polycarboxylate wedi'u trafod a'u cyhoeddi o'r blaen yn The Concrete Producer.

Y Teulu Polycarboxylate

Mae'r term "polycarboxylate" yn cwmpasu teulu helaeth o bolymerau y gall cemegwyr eu dylunio i roi perfformiadau penodol i gymysgeddau concrit. Yn dilyn cyflwyno superplasticizers PCE pwrpas cyffredinol, mae cynhyrchion mwy newydd wedi'u datblygu'n benodol i gynnig cryfder cynnar uchel a lefelau amrywiol o gadw cwymp, yn ogystal â galluoedd gwahanol ar gyfer rheoli cynnwys aer mewn concrit. Mae un dosbarth o polycarboxylates yn effeithio cyn lleied â phosibl ar y cwymp cychwynnol ond mae'n cynnwys swyddogaeth rhyddhau amser sy'n caniatáu i'r cwymp gynyddu'n rhagweladwy wrth i amser cymysgu ymestyn (gweler Ffigur 1). O ganlyniad, gellir ychwanegu'r math hwn o gynnyrch ar ddognau amrywiol i goncrit wedi'i gymysgu ymlaen llaw i gyflawni'r cadw cwymp a ddymunir yn seiliedig ar amodau gwaith (amser cludiant, tymheredd, oedi cyn rhyddhau, ac ati). Yn aml, mae uwch-blastigydd yn cael ei lunio gan ddefnyddio cyfuniad o ddau PCE neu fwy i gyflawni cyfuniad o gryfder cynnar a bywyd cwymp hir. Bydd ymchwilwyr yn parhau i fynd ati i addasu strwythur polymerau PCE i addasu i ofynion deunyddiau ac adeiladu sy'n datblygu.

• Entrapment Awyr

Mae bron pob cymysgedd sy'n seiliedig ar bolycarboxylate yn cael ei fformiwleiddio â defoamer i reoli'r tyniad aer diangen sy'n gysylltiedig fel arfer â pholymerau PCE. Ar gyfer cymwysiadau concrid sydd wedi'i glymu gan aer a heb ei wyntyllu gan aer, yn gyffredinol gellir rheoli cynnwys aer yn effeithiol trwy ddewis y cynnyrch superplasticizer PCE sydd fwyaf cydnaws â'r deunyddiau a ddefnyddir. Gall amrywiaeth mewn cynnwys carbon o fewn lludw hedfan gymhlethu rheoli cynnwys aer cyson, oherwydd gall natur hydroffobig defoamers arwain at eu harsugniad gan garbon mewn lludw hedfan. Yn gyffredinol, gall cynhyrchion sy'n seiliedig ar PCE wella effeithlonrwydd admixtures traeniad aer (AEA) o'i gymharu â superplastigyddion seiliedig ar polynaphthalene sulfonate (PNS), gan ganiatáu ar gyfer dos is o AEA i gyflawni cynnwys aer cyfatebol.

• Effaith Clays

Mewn cyferbyniad â superplasticizers PNS, mae'r polymer PCE yn cael ei arsugnu'n rhwydd ac yn anadferadwy gan rai dirwyon clai a all fod yn bresennol mewn amrywiol ffynonellau agregau. Mae Ffigur 2 yn dangos sut y gall tywod sy'n cynnwys clai gyda gwerth glas methylen o 1.30 effeithio ar y dosau gofynnol o PNS yn erbyn uwchblastigwyr seiliedig ar PCE i gyflawni cwymp cydnaws. Yn nodweddiadol, gyda thywod heb glai neu dywod clai isel, mae PCEs yn cael eu dosio tua thraean yr uwch-blastigwyr sy'n seiliedig ar PNS ar gyfer cwymp tebyg. Fodd bynnag, pan fydd clai yn bresennol mewn rhai tywod, efallai y bydd angen dos o PCE hyd at 50% yn uwch na PNS. Felly, os bydd cynnydd annisgwyl mewn dos superplasticizer PCE yn digwydd, dylid rhoi blaenoriaeth i wirio am ddirwyon clai yn y cyflenwad cyfanredol.

• Dos Hyblyg

Yn wahanol i uwchblastigwyr sy'n seiliedig ar PNS, y dylid eu hychwanegu bob amser mewn modd gohiriedig (hy, ar ôl i'r sment a'r dŵr ddechrau cymysgu), mae PCEs yn gymharol ansensitif i amseriad yr ychwanegiad, gan ganiatáu mwy o hyblygrwydd yn ystod y broses sypynnu concrit.

• Anghydnaws â Superplasticizers PNS

Gall defnyddio PCEs a chynhyrchion PNS yn yr un cymysgedd concrit arwain at golli ymarferoldeb yn gyflym. Felly, ni ddylid cyfuno'r ddwy dechnoleg hyn, PNS a PCE, yn yr un cymysgedd concrit.

• Synergedd Cryfder â Chyflymyddion Set sy'n Seiliedig ar Galsiwm

Pan ddefnyddir superplasticizers PCE ochr yn ochr â chyflymwyr gosod ac atalyddion cyrydiad sy'n cynnwys halwynau calsiwm, gwelwyd enillion cryfder annisgwyl o gymharu â chymysgeddau concrit tebyg sy'n defnyddio cynhyrchion sy'n seiliedig ar PNS. Nodwyd y synergedd hwn mewn gwella cryfder yn gyntaf mewn cymysgedd sy'n cynnwys atalydd cyrydiad calsiwm nitraid. Adroddwyd ar y data a grynhoir yn Nhabl 1 gan gynhyrchydd concrit a oedd wedi defnyddio cyfuniad o leihäwr dŵr Math A ASTM C494 wedi'i seilio ar lignosylffonad a superplastigydd seiliedig ar PNS Math G/lignin i gynhyrchu pentyrrau wedi'u rhagbwyso.

Mae'r gwahaniaeth cryfder rhyfeddol a gyflawnwyd yn syml trwy newid y superplasticizer o PNS i polycarboxylate wedi'i ddilysu trwy astudiaeth wyddonol a gall helpu i leihau cynnwys sment tra'n dal i fodloni gofynion cryfder. Yn ddiddorol, nid yw'n ymddangos bod y gwahaniaeth cryfder yn gysylltiedig â chynnydd yn y gwres o hydradiad, ond yn hytrach â microstrwythur dwysach a gynhyrchir gan gyfuniad o gymysgeddau cyflymu neu atal cyrydiad calsiwm ac admixtures polycarboxylate.

Disodlodd yr uwchblastigydd PCE y cynhyrchion lleihau dŵr PNS/lignin a Math A ar tua thraean o'r gyfradd dosau. Yn ogystal, mae'n werth nodi bod y dos o AEA sydd ei angen i gyflawni'r un cynnwys aer wedi'i leihau 50% yn y concrit cymysg PCE.

I grynhoi, er bod y diwydiant concrit wedi cael mewnwelediad sylweddol i drosoli amlbwrpasedd a deall cyfyngiadau uwchblastigwyr PCE, bydd cemegwyr, mewn cydweithrediad â thechnolegwyr concrit, yn parhau i addasu strwythurau polymer i ddatblygu galluoedd newydd ar gyfer cynhyrchu, gosod ac ymestyn y gwasanaeth. bywyd cymysgeddau concrit.