Wasserreduktionsmittel
Wasserreduktionsmittel auf Basis von Polycarbonsäure wurden entwickelt und finden rasch Anwendung. Sie werden häufig in großen und wichtigen Ingenieurprojekten wie Wasserbau, Wasserkraft, Wassertechnik, Meerestechnik und Brückenbau eingesetzt.
Mechanismus von Polycarbonsäure-Wasserreduktionsmitteln
Wenn Zement mit Wasser gemischt wird, bildet die Zementpaste aufgrund der intermolekularen Kräfte zwischen den Zementpartikeln eine flockige Struktur, wodurch 10 % bis 30 % des gemischten Wassers in den Zementpartikeln eingeschlossen werden. Dadurch kann das Wasser nicht frei fließen und schmieren, was die Verarbeitbarkeit der Betonmischung beeinträchtigt. Wenn Wasserreduktionsmittel zugesetzt werden, adsorbieren deren Moleküle selektiv an den Oberflächen der Zementpartikel und verleihen diesen die gleiche Ladung (in der Regel negativ). Dadurch entsteht eine elektrostatische Abstoßung, die die Partikel dispergiert und die flockige Struktur auflöst. Infolgedessen wird das zuvor eingeschlossene Wasser freigesetzt und kann am Fließen teilnehmen, wodurch die Verarbeitbarkeit der Betonmischung effektiv verbessert wird.
Polycarbonsäure-Wasserreduziermittel – Hauptmerkmale
Die hydrophilen Gruppen im Wasserreduziermittel haben eine starke Polarität, wodurch der Wasserreduziermittel-Adsorptionsfilm auf der Zementpartikeloberfläche einen stabilen solvatisierten Wasserfilm mit Wassermolekülen bilden kann. Dieser Wasserfilm hat ausgezeichnete Schmiereigenschaften, wodurch der Gleitwiderstand zwischen den Zementpartikeln wirksam verringert und die Fließfähigkeit von Mörtel und Beton weiter verbessert wird.
Die wasserlöslichen Seitenketten in der Struktur des Wasserreduziermittels erstrecken sich in die wässrige Lösung und bilden eine wasserlösliche dreidimensionale Adsorptionsschicht von einer bestimmten Dicke auf der Oberfläche der adsorbierten Zementpartikel. Wenn sich Zementpartikel einander nähern, beginnen sich die Adsorptionsschichten zu überlappen, wodurch ein räumlicher sterischer Effekt zwischen den Partikeln entsteht. Je größer die Überlappung, desto größer ist die sterische Abstoßungskraft, die wiederum die Kohäsionskraft zwischen den Zementpartikeln hemmt und so eine gute Setzstabilität in Mörtel und Beton aufrechterhält.
Bei der Herstellung von Polycarbonsäure-Wasserreduktionsmitteln werden Seitenketten an die Moleküle des Wasserreduktionsmittels gepfropft. Diese Seitenketten sorgen nicht nur für räumliche sterische Effekte, sondern können in der hochalkalischen Umgebung der Zementhydratation allmählich gespalten werden, wodurch Polycarbonsäuren mit dispergierenden Eigenschaften freigesetzt werden. Dies verbessert die Dispersion der Zementpartikel und kontrolliert den Setzungsverlust.
