Was ist der Wirkungsmechanismus des Betonwasserreduktionsmittels?

1. Die Rolle von Betonwasserreduzierern

Wasserreduzierer für Beton sind Zusätze, die die erforderliche Anmachwassermenge bei gleichbleibendem Ausbreitmaß verringern können. Sie werden anhand ihrer Wasserreduzierungsraten in gewöhnliche, hocheffiziente und leistungsstarke Wasserreduzierer eingeteilt.

Die Hauptfunktionen von Wasserreduzierern lassen sich in vier Kategorien einteilen: Erhöhung der Fließfähigkeit, Verbesserung der Betonfestigkeit, Einsparung von Zement und Verbesserung der Betonhaltbarkeit.

• 01 Zunehmende Fließfähigkeit

Bei konstantem Wasservolumen und Wasser-Zement-Verhältnis kann die Fließfähigkeit von Beton um 100 bis 200 mm erhöht werden, ohne dass die Festigkeit darunter leidet.

• 02 Verbesserung der Betonfestigkeit

Unter Bedingungen, bei denen die Fließfähigkeit und der Zementgehalt unverändert bleiben, kann das Anmachwasser um 10 bis 40 % reduziert werden, was zu einem niedrigeren Wasser-Zement-Verhältnis und damit zu einer höheren Festigkeit des Betons führt.

• 03 Zement sparen

Durch die Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit und Festigkeit des Betons ist es möglich, sowohl das Anmachwasser als auch die Menge des verwendeten Zements zu reduzieren.

• 04 Verbesserung der Betonhaltbarkeit

Der Einbau von Wasserreduzierern kann die Undurchlässigkeit und den Frost-Tausalz-Widerstand von Beton wirksam verbessern und die Verbundfestigkeit zwischen Stahlbewehrung und Beton erhöhen.

2. Wie Wasserreduzierer eine Wasserreduzierung bewirken

Warum reduzieren Wasserreduzierer wirksam den Wassergehalt? Wir müssen mit Zement beginnen.

Beim Mischvorgang enthalten die Mineralien im Zement Bestandteile unterschiedlicher Ladung. Die Anziehung zwischen positiven und negativen Ladungen führt zur Bildung einer Flockenstruktur im Beton, die auch durch die thermische Bewegung von Zementpartikeln entstehen kann, die im Wasser kollidieren und sich gegenseitig anziehen.

Diese ausgeflockte Struktur kapselt einen Teil des Anmachwassers ein und reduziert so die Menge an freiem Wasser. Wenn ein Wasserreduzierer zugesetzt wird, können seine Wirkungen in den folgenden vier Aspekten beobachtet werden: Schmierung, Dispersion, sterische Hinderung und langsam freisetzende Effekte des Pfropfcopolymers.

• 01 Schmierung

Wasserreduzierer enthalten stark polare hydrophile Gruppen, die einen stabilen Solvatationswasserfilm auf der Oberfläche von Zementpartikeln bilden. Dieser Wasserfilm verfügt über hervorragende Schmiereigenschaften, wodurch der Gleitwiderstand zwischen den Zementpartikeln wirksam verringert und die Fließfähigkeit des Betons weiter verbessert wird.

• 02 Zerstreuung

Beim Mischen von Zement mit Wasser führt die Hydratation dazu, dass die Zementpartikel eine Doppelschichtstruktur entwickeln und einen Solvatationswasserfilm bilden. Die Partikel tragen unterschiedliche Ladungen, was zu kohäsiven Wechselwirkungen führt, die eine ausgeflockte Struktur erzeugen, was dazu führt, dass 10 bis 30 % des Anmachwassers eingekapselt sind und nicht für den freien Fluss und die Schmierung zur Verfügung stehen, wodurch die Fließfähigkeit der Betonmischung beeinträchtigt wird.

Durch die Zugabe eines Wasserreduzierers können sich die Moleküle auf der Oberfläche der Zementpartikel ausrichten, sodass diese die gleiche Ladung (normalerweise negativ) tragen. Dies führt zu einer elektrostatischen Abstoßung, die die Verteilung zwischen den Zementpartikeln fördert, die ausgeflockte Struktur aufbricht und das eingekapselte Wasser freisetzt, um am Fließen teilzunehmen, wodurch die Fließfähigkeit der Betonmischung effektiv erhöht wird.

• 03 Sterische Hinderung

Die Struktur von Wasserreduzierern umfasst hydrophile Seitenketten, die sich in die Lösung erstrecken und eine dicke hydrophile Adsorptionsschicht auf der Oberfläche der Zementpartikel bilden. Wenn sich die Zementpartikel einander nähern, beginnt sich diese Schicht zu überlappen, wodurch eine sterische Hinderung entsteht. Je mehr Überlappungen auftreten, desto größer ist die sterische Hinderung, die die Kohäsionskräfte zwischen den Zementpartikeln hemmt und so für ein gutes Setzmaß im Beton sorgt.

04 Graft Copolymer Slow-Release-Effekt

Bei der Herstellung von wasserreduzierenden Polycarbonsäuren werden einige Seitenketten auf die Moleküle aufgepfropft. Diese Seitenketten stellen nicht nur eine sterische Hinderung dar, sondern können in der hochalkalischen Umgebung der Zementhydratation auch nach und nach gespalten werden, wodurch Dispergiermittel wie Polycarbonsäure freigesetzt werden. Dies verbessert die Verteilung der Zementpartikel und kontrolliert den Setzmaßverlust.