Công dụng của Natri Naphthalene Sulfonate Formaldehyde ngưng tụ trong bê tông là gì?

Việc sử dụng chất ngưng tụ natri naphthalene sulfonate formaldehyde trong bê tông là gì?

Thành phần chính của chất khử nước hiệu quả cao naphthalene là naphthalene sulphonate, có thể phản ứng với bề mặt của các hạt xi măng để tạo ra các hợp chất hòa tan trong nước. Các hợp chất này phát huy tác dụng khử nước theo hai cách: một là tạo thành lớp chắn điện tích trên bề mặt các hạt xi măng để giảm lực hấp phụ giữa các hạt, từ đó làm giảm sức căng bề mặt của keo xi măng và cải thiện khả năng phân tán của các hạt xi măng; hai là ức chế phản ứng hydrat hóa giữa các hạt xi măng trong phản ứng hydrat hóa xi măng và làm giảm lực liên kết bên trong và bên ngoài dẫn đến giảm tỷ lệ nước-xi măng.

 

Việc nghiên cứu chất khử nước ở Trung Quốc bắt đầu tương đối muộn, vào cuối những năm 1940, Trung Quốc lần đầu tiên đưa chất phụ gia vào thiết kế xi măng và bê tông. Năm 1975, Lu Zhang, Đại học Thanh Hoa, đã điều chế thành công chất khử nước dựa trên naphthalene NF, đồng thời nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế của chất khử nước dựa trên naphthalene. Kết quả nghiên cứu quan trọng về chất khử nước naphthalene có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của phụ gia bê tông ở Trung Quốc. Hiện nay, chất khử nước có thể cải thiện tính chất cơ học của bê tông, cải thiện tính dễ thi công và giảm tiêu thụ tài nguyên, bảo vệ môi trường nên đã trở thành thành phần thiết yếu của xi măng và bê tông, và thường được gọi là chất thứ năm. thành phần của xi măng và bê tông trong ngành này. Chất khử nước Naphthalene hiện được công nhận là phụ gia giảm nước hiệu quả nhất trong ngành và chất khử nước được sử dụng rộng rãi ở Trung Quốc. Do việc sử dụng chất khử nước naphthalene trên quy mô lớn sẽ gây ra vấn đề ô nhiễm và chi phí cao. Trong bài báo này, từ cơ chế hoạt động của chất khử nước, chất khử nước naphthalene xanh và hiệu quả với chi phí thấp và ít ô nhiễm được sử dụng để nghiên cứu tính năng của bê tông xi măng với liều lượng chất khử nước naphthalene khác nhau. Kết quả nghiên cứu cung cấp một giá trị tham khảo lý thuyết nhất định và hướng dẫn ứng dụng chất khử nước naphthalene trong thực tế kỹ thuật.

1 Chức năng và cơ chế của chất khử nước
Thứ hai, chất khử nước có thể cải thiện đáng kể khả năng tương thích xây dựng của bê tông xi măng và giảm mức tiêu thụ năng lượng khi trộn xây dựng; thứ ba, chất khử nước có thể giảm lượng xi măng và nước với mục đích không làm giảm hiệu suất của bê tông xi măng và các chỉ số cơ học, từ đó giảm chi phí xây dựng.
Hai đầu trong cấu trúc phân tử của chất khử nước là đầu ưa nước và đầu kỵ nước, trong quá trình sử dụng, đầu ưa nước hướng về nước, còn đầu kỵ nước hướng về giao diện khí hoặc rắn nên có thể làm giảm năng lượng bề mặt giữa nước, pha khí và pha rắn, để đạt được hiệu quả phân tán. Trong quá trình trộn bê tông xi măng xây dựng thông thường, một khi nước được thêm vào xi măng, xi măng sẽ ngay lập tức tạo ra cấu trúc keo tụ, chứa nhiều nước; nếu thêm chất khử nước thì một mặt chất đó sẽ bám vào bề mặt các hạt xi măng, làm cản trở bề mặt tiếp xúc giữa các hạt xi măng và nước, mặt khác là đầu ưa nước của chất này. sẽ hấp phụ một lượng phân tử nước nhất định, có tác dụng bôi trơn các hạt xi măng, giúp phân tán dễ dàng hơn; đầu ưa nước hướng vào nước, trong khi đầu kỵ nước hướng vào bề mặt khí hoặc rắn. Mặt khác, đầu ưa nước của chất khử nước sẽ hấp phụ một lượng phân tử nước nhất định, có tác dụng bôi trơn các hạt xi măng và khiến chúng dễ phân tán hơn; nhóm ưa nước tích điện âm, sau khi hấp phụ trên bề mặt hạt xi măng, các hạt xi măng cũng sẽ tích điện âm cùng điện tích, điều này sẽ loại trừ lẫn nhau và làm cho các hạt xi măng phân tán nhiều hơn, giảm lượng nước, và cải thiện tính lỏng của bê tông.

2 nguyên liệu thử nghiệm
2.1 Xi măng
Cấp cường độ và liều lượng xi măng có liên quan trực tiếp đến hiệu suất làm việc và cường độ của bê tông. Thử nghiệm này sử dụng xi măng 32,5R do Công ty TNHH Xi măng Oriental Hope Trùng Khánh sản xuất. Chỉ số xi măng: cấp cường độ 32,5MPa, thời gian đông kết ban đầu 253 phút, thời gian đông kết cuối cùng 289 phút, độ đặc tiêu chuẩn 28,2%, độ ổn định thể tích đạt tiêu chuẩn, diện tích bề mặt riêng 352m2 /kg, cường độ uốn 3d 6,4MPa, cường độ uốn 28d 8,7MPa, cường độ nén 3d 29,6MPa, cường độ nén 28d 50,2MPa, đều đạt yêu cầu kỹ thuật.
2.2 Tro bay
Thêm tro bay vào bê tông xi măng làm giảm lượng xi măng và cải thiện tính năng tổng thể của bê tông. Tro bay được sử dụng trong thử nghiệm này được cung cấp bởi chi nhánh công nghiệp của Công ty TNHH Thương mại Vật liệu Cục Đường sắt Trung Quốc 16 và các chỉ số hiệu suất của nó: độ mịn (cặn sàng lỗ vuông 45μm) là 16,5%, độ ẩm 0 0,28%, tỷ lệ nhu cầu nước là 103%, tổn thất khi đốt là 3,21%, chỉ số hoạt động 28 ngày là 75%, tất cả đều phù hợp với yêu cầu kỹ thuật.
2.3 Tổng hợp
Cốt liệu trong bê tông xi măng bao gồm cốt liệu mịn và cốt liệu thô, cốt liệu thô đóng vai trò khung xương, cốt liệu mịn đóng vai trò lấp đầy, tỷ lệ cốt liệu chiếm 7{{10}}% trong bê tông nên các chỉ số về cốt liệu ảnh hưởng lớn đến độ dễ thi công và cường độ của bê tông. Trong thử nghiệm này, cốt liệu mịn là cát trung bình, mô đun độ mịn là 2,58, khối lượng riêng là 1468kg/m3, hàm lượng bùn 1,23% và tất cả các chỉ số của cốt liệu mịn đều đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của quy chuẩn hiện hành. Cốt liệu thô sử dụng đá nghiền đá vôi được nghiền cơ học, kích thước hạt tối đa 23mm, hàm lượng kim, vảy 2,9%, hàm lượng bùn 0,15%, độ ẩm 0,15%, chỉ số nghiền 6,5%, mật độ biểu kiến ​​2734kg/m3, khối lượng lớn mật độ 1780kg/m3, các chỉ tiêu của loại cốt liệu thô này đáp ứng được các thông số kỹ thuật và yêu cầu kỹ thuật hiện hành.
2.4 Chất khử nước và nước trộn
Thí nghiệm này sử dụng chất khử nước hiệu quả cao naphthalene do Công ty TNHH Vật liệu mới Yunzhe Thượng Hải cung cấp. Thành phần chính của chất khử nước này là chất ngưng tụ natri naphthalene sulfonate formaldehyde, không độc hại, không ăn mòn, dễ hòa tan trong nước và có tính chất lý hóa ổn định. Các chỉ số hiệu suất cụ thể: 90% bột, giá trị pH từ 7 đến 9, hàm lượng natri sunfat từ 15% đến 20%, độ chảy của vữa xi măng là 240mm.
Nước được sử dụng trong quá trình thử nghiệm là nước sinh hoạt của Quận tự trị Shizhu Tujia ở Thành phố Trùng Khánh và tất cả các chỉ số của nó đều đáp ứng tiêu chuẩn "Tiêu chuẩn nước bê tông" JGJ63-2006.

Sau khi thêm một lượng chất khử nước naphthalene nhất định, tỷ lệ nước-xi măng của bê tông có xu hướng giảm nhưng cường độ bê tông lại có xu hướng tăng dần theo xu hướng cường độ của bê tông xi măng từ ngày 3d đến ngày 7. ở giá trị giới hạn thấp hơn, cường độ của bê tông từ ngày 14 đến ngày 60 so với cường độ 7 ngày trước đó đã được cải thiện rất nhiều nên có thể kết luận chất khử nước naphthalene có tác dụng lớn hơn. vai trò trong việc hình thành cường độ của bê tông từ ngày 7. Do đó, có thể kết luận rằng chất khử nước gốc naphtalen đóng vai trò lớn hơn trong việc hình thành cường độ của bê tông từ ngày 7 đến ngày 14, điều này cho thấy khả năng giảm nước tác nhân có ảnh hưởng lớn hơn đến cường độ của bê tông ở giai đoạn sau so với giai đoạn trước. So sánh với nhóm thí nghiệm không bổ sung chất khử nước, có thể thấy cường độ của bê tông ở các giai đoạn đều tăng lên đáng kể sau khi bổ sung chất khử nước, đặc biệt bê tông tuổi 60d có tác dụng rõ rệt nhất và cường độ tăng lên một lượng lớn. khoảng 15MPa.
Khi nồng độ chất khử nước naphthalene từ 1,6% đến 1,8% thì cường độ chịu nén của bê tông ở mọi lứa tuổi tăng nhanh nhất. Đối với đường cong cường độ chịu nén 28d theo yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật, có thể thấy so với cường độ của các mẫu bê tông không có chất khử nước, cường độ của bê tông tăng thêm 10MPa khi thêm 1,6% chất khử nước naphthalene, và cường độ của bê tông tăng thêm 12MPa khi thêm 1,8% chất khử nước naphthalene và có thể chứng minh rằng việc bổ sung chất khử nước naphthalene có thể làm giảm lượng nước tiêu thụ trên một đơn vị xi măng và bê tông, đồng thời tăng đáng kể cường độ nén của bê tông mà còn làm tăng cường độ chịu nén của bê tông. làm tăng đáng kể cường độ nén của bê tông, nhưng khi liều lượng chất khử nước naphthalene lớn hơn 1,8%, tốc độ tăng cường độ của mẫu bê tông trở nên chậm hơn và cường độ nén 3d không tăng trưởng. Tăng trưởng kinh tế và cường độ bê tông toàn diện, liều lượng chất khử nước naphthalene được khuyến nghị là 1,6% đến 1,8% tổng khối lượng hạt bột.
3.2 Ảnh hưởng của liều lượng chất khử nước naphthalene đến hiệu quả thi công
Theo sơ đồ tỷ lệ trong Bảng 1, thời gian đông kết ban đầu, thời gian đông kết cuối cùng, độ sụt và các chỉ số khác của bê tông với liều lượng chất giảm nước khác nhau được xác định theo "Phương pháp thử tiêu chuẩn về đặc tính của hỗn hợp bê tông thông thường".
 

Trong bê tông trộn với chất khử nước naphthalene, thời gian đông kết ban đầu và cuối cùng của bê tông xi măng được cải thiện rất nhiều, và với sự gia tăng lượng chất khử nước, thời gian đông kết được cải thiện dần dần, tốc độ cải thiện nhanh chóng lần đầu tiên và sau đó chậm lại và cuối cùng chững lại. Vì vậy, việc thêm chất khử nước có thể giúp tiết kiệm thời gian vận chuyển và lát bê tông xi măng, nhưng lượng bổ sung không phải càng nhiều càng tốt, một mặt, thêm quá nhiều sẽ khiến thời gian đông kết cuối cùng quá lâu, không có lợi cho sự hình thành cường độ bê tông, cải thiện sự hình thành cường độ bê tông do khả năng bị phá hủy chậm của các yếu tố môi trường bên ngoài, mặt khác làm tăng chi phí xây dựng.

Với sự gia tăng của chất khử nước, độ sụt của bê tông lúc đầu tăng lên, sau đó giảm xuống, khi liều lượng quá lớn sẽ xảy ra hiện tượng phân tách và phân tách nghiêm trọng. Với sự gia tăng của chất khử nước, độ bám dính của mẫu bê tông ngày càng tốt hơn. Liều lượng chất khử nước là từ 1,6% đến 1,8% và khả năng giữ nước của bê tông tốt hơn.

Tóm lại, có thể thấy rằng liều lượng chất khử nước naphthalene có thể cải thiện tính dễ thi công của bê tông xi măng trong một phạm vi nhất định, do đó, liều lượng chất khử nước naphthalene là 1,6% đến 1,8% tổng khối lượng. bằng bột rắn.
4. Kết luận
(1) Hai đầu của phân tử chất khử nước là ưa nước và kỵ nước, và đầu ưa nước của chất khử nước hướng vào nước, trong khi đầu kỵ nước của chất khử nước hướng vào giao diện khí hoặc rắn, có thể làm giảm năng lượng bề mặt giữa pha nước, pha khí và pha rắn, để đạt được hiệu quả phân tán.
(2) Khoảng thời gian ảnh hưởng của chất khử nước đến cường độ của bê tông là từ 7 đến 14 ngày. So với bê tông không có chất khử nước, cường độ chịu nén 60d của nó tăng khoảng 15MPa.
(3) Cường độ nén bê tông xi măng toàn diện, tỷ lệ nước-xi măng, thời gian đông kết ban đầu, thời gian đông kết cuối cùng và các yếu tố kinh tế được khuyến nghị sử dụng liều lượng chất khử nước naphthalene từ 1,6% đến 1,8% tổng khối lượng bột rắn.