Überblick und Mechanismus des wasserreduzierenden Mittels für Beton

Fließmittel sind wichtige Betonzusatzstoffe, die das Wasser-Zement-Verhältnis von Beton minimieren und dadurch seine Festigkeit und Haltbarkeit verbessern können. Superplastifizierer werden in gewöhnliche Superplastifizierer und hochwirksame Superplastifizierer unterteilt. Superweichmacher mit einer Wasserreduktionsrate von mehr als 5 %, aber weniger als 10 % werden als gewöhnliche Superweichmacher klassifiziert, wie z. B. Natriumharzsäure, Natriumlignosulfonat und Stearinsäureseife. Superplastifizierer mit einer Wasserreduktionsrate von mehr als 10 % werden als hocheffiziente Superplastifizierer klassifiziert, einschließlich Superplastifizierer auf Melaminbasis, Naphthalinbasis, Aminoplastsulfonatbasis, modifiziertem Ligninsulfonat und Polycarboxylatbasis. Unter den vielen hocheffizienten Superplastifizierern sind Polycarboxylat-basierte Superplastifizierer mit kammartiger Molekularstruktur aufgrund ihrer hohen Wasserreduktionsrate, guten Setzmaßbeständigkeit, geringen Dosierung und keiner nennenswerten Verzögerung zu einem Schwerpunkt inländischer und internationaler Forschung und Entwicklung geworden .

Der wasserreduzierende Effekt ist eine wichtige Rolle von Tensiden im Zementhydratationsprozess. Ein Fließmittel ist ein Zusatzstoff, der die Menge des Anmachwassers reduzieren kann, ohne die Verarbeitbarkeit von Beton zu beeinträchtigen. Alternativ kann es die Verarbeitbarkeit von Beton verbessern, ohne den Wassergehalt zu verändern, oder es können beide Effekte erzielt werden, ohne den Luftgehalt wesentlich zu verändern. Derzeit sind die in Beton verwendeten Fließmittel alle Tenside und gehören zu den anionischen Tensiden.

Wenn Zement mit Wasser gemischt wird, kommt es zu einer Hydratationsreaktion, die zu ausgeflockten Strukturen führt, die eine große Menge Anmachwasser einschließen, was die Verarbeitbarkeit verringert (auch „Verarbeitbarkeit“ genannt, bezieht sich auf die Fähigkeit von Frischbeton, gleichmäßig und dicht zu bleiben). und frei von Entmischung beim Mischen, Transportieren und Gießen). Um die erforderliche Verarbeitbarkeit während der Bauphase aufrechtzuerhalten, muss zusätzliches Anmachwasser zugegeben werden. Ein Anstieg des Wassergehalts führt jedoch zu einer übermäßigen Porenbildung im Zementleim, was die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Festbetons stark beeinträchtigt. Wenn das eingekapselte Wasser freigesetzt werden kann, kann der Wasserverbrauch erheblich reduziert werden. Durch die Einarbeitung einer entsprechenden Menge Fließmittel bei der Betonherstellung kann dieser Effekt effektiv erreicht werden.

Nach der Zugabe von Fließmittel zum Beton adsorbieren die hydrophoben Gruppen des Fließmittels an der Oberfläche der Zementpartikel, während die hydrophilen Gruppen in Richtung der wässrigen Lösung zeigen und einen ein- oder mehrschichtigen Adsorptionsfilm bilden. Aufgrund der gerichteten Adsorption des Tensids trägt die Oberfläche der Zementpartikel die gleiche Ladungsart. Dies führt zu einer gegenseitigen Abstoßung, die nicht nur das Zement-Wasser-System in einem relativ stabilen Suspensionszustand hält, sondern auch dazu führt, dass sich die bei der anfänglichen Wasserzugabe gebildete Flockungsstruktur auflöst und aufbricht, wodurch das in der Flockungsstruktur eingeschlossene Wasser freigesetzt wird Wasserreduzierung erreichen. Durch die Zugabe von Fließmittel wird nicht nur die Verarbeitbarkeit von Frischbeton verbessert, sondern auch das Wasser-Zement-Verhältnis deutlich reduziert, was zu einer spürbaren Verringerung des Porenvolumens im Zementleim führt, was zu einem dichteren Zementleim und einer deutlich verbesserten Druckfestigkeit führt. Die Zugabe von Fließmittel beeinflusst auch die Hydratationsrate des Zements und die Abbindezeit. Diese Eigenschaften sind für praktische Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Während der Superverflüssiger die ausgeflockte Struktur effektiv aufbricht und das darin enthaltene freie Wasser freisetzt, schwächt er jedoch auch die Wechselwirkung zwischen den Zementpartikeln und dem Wasser. Unter diesem Gesichtspunkt verstärken Fließmittel das Ausbluten und Entmischen der Mischung immer in gewissem Maße, was eine wesentliche Ursache für Oberflächenfehler wie Flecken ist und in schweren Fällen zu Wabenoberflächen, netzartigen Rissen oder plastischen Schrumpfrissen führen kann entlang von Bewehrungsstäben im Beton nach dem Gießen.