Als wichtiger Bestandteil von Betonzusatzstoffen spielen Wasserreduktionsmittel eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Verarbeitbarkeit, Festigkeit, Dauerhaftigkeit und Wirtschaftlichkeit von Beton. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Bautechnik und den ständig steigenden Anforderungen an den Umweltschutz ist die Erforschung und Anwendung von Wasserreduktionsmitteln zu einer wichtigen Forschungsrichtung auf dem Gebiet der Betontechnologie geworden.
I. Vergleich der Eigenschaften verschiedener wasserreduzierender Mittel
1. Sulfonat-Wasserreduzierer
Leistungsmerkmale
Sulfonat-Wasserreduzierer sind für ihre gute wasserreduzierende Wirkung und frühe Festigkeitsentwicklung bekannt. Diese Art von Wasserreduzierer verbessert hauptsächlich die Verarbeitbarkeit und Fließfähigkeit von Beton, indem sie einen Adsorptionsfilm auf der Oberfläche von Zementpartikeln bildet und so die Reibung und Kohäsion zwischen den Zementpartikeln verringert. Sulfonat-Wasserreduzierer weisen jedoch eine relativ geringe Haltbarkeit auf und werden leicht durch Umweltfaktoren wie den Gehalt an Chloridionen und die Temperatur beeinträchtigt, was zu einer Verschlechterung der Betonleistung führen kann. Anwendungsstatus
Trotz der Mängel in der Haltbarkeit werden sulfonatbasierte Wasserreduktionsmittel immer noch häufig in Betonprojekten mit geringer und mittlerer Festigkeit eingesetzt, die keine hohe Haltbarkeit erfordern, da sie kostengünstig und einfach zuzubereiten sind. Gleichzeitig kann ihre Gesamtleistung durch Modifizierungstechniken wie die Einführung anderer funktioneller Monomere oder die Anpassung der Molekularstruktur weiter verbessert werden.
2. Aliphatische Wasserreduktionsmittel
Leistungsmerkmale
Aliphatische wasserreduzierende Mittel haben aufgrund ihrer hervorragenden Haltbarkeit, Frostbeständigkeit, Chlorbeständigkeit und Alkalibeständigkeit viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Diese wasserreduzierenden Mittel bilden durch ihre einzigartige Molekularstruktur eine stabile Adsorptionsschicht auf der Oberfläche von Zementpartikeln, wodurch die Agglomeration und das Absetzen von Zementpartikeln wirksam verhindert und die Fließfähigkeit und Stabilität von Beton verbessert werden. Darüber hinaus tragen aliphatische wasserreduzierende Mittel auch wesentlich zur späteren Festigkeit von Beton bei.
Aktueller Anwendungsstatus
Aliphatische Wasserreduktionsmittel werden häufig im Betonbau mit hohen Anforderungen an die Dauerhaftigkeit eingesetzt, z. B. bei Brücken, Tunneln und Häfen. Im Vergleich zu Polycarboxylat-Wasserreduktionsmitteln besteht jedoch immer noch eine Lücke in Bezug auf die Wasserreduktionswirkung und die Produktionskosten, was ihre breitere Anwendung in gewissem Maße einschränkt.
3. Alkoholamin-Wasserreduktionsmittel
Leistungsmerkmale
Die frühe wasserreduzierende Wirkung von Alkoholamin-Wasserreduktionsmitteln in Beton ist nicht signifikant, aber mit der Zeit nimmt ihre wasserreduzierende Wirkung allmählich zu, und sie haben einen geringen Einfluss auf die Anfangsfestigkeit von Beton. Diese Eigenschaft verleiht Alkoholamin-Wasserreduktionsmitteln gewisse Vorteile im Betonbau, der längere Aushärtungszeiten erfordert. Darüber hinaus können alkoholaminhaltige Wasserreduktionsmittel auch die Dichtigkeit und Haltbarkeit von Beton verbessern.
Aktueller Anwendungsstatus
Alkoholaminhaltige Wasserreduktionsmittel werden hauptsächlich im Betonbau mit besonderen Anforderungen eingesetzt, wie z. B. bei Massenbeton und altem Beton. Ihr früher Wasserreduktionseffekt ist jedoch nicht ideal, was ihre breite Anwendung im allgemeinen Betonbau einschränkt.
4. Polycarboxylat-Wasserreduktionsmittel
Leistungsmerkmale
Polycarboxylat-Superverflüssiger (PCE) sind eine neue Generation hocheffizienter Superverflüssiger, die in der Betonindustrie aufgrund ihrer hohen Wasserreduktionsrate, geringen Dosierung, ausgezeichneten Haltbarkeit und Umweltfreundlichkeit weit verbreitet sind. Die Molekularstruktur von PCE kann so gestaltet werden, dass die Molekülkettenlänge und die funktionellen Gruppen an unterschiedliche Nutzungsanforderungen angepasst werden können, wodurch die beste Wasserreduktionswirkung und Betonleistung erzielt wird.
Aktueller Anwendungsstatus
Polycarboxylat-Superplastifizierer sind zum bevorzugten Zusatzstoff für Hochleistungsbeton geworden und werden im Betonbau mit hohen Anforderungen an Festigkeit, Fließfähigkeit und Dauerhaftigkeit, wie z. B. bei Hochhäusern, weitgespannten Brücken, Tunneln und U-Bahnen, weit verbreitet eingesetzt. Mit der Zunahme des Infrastrukturbaus wird jedoch das Problem des Schlammgehalts in Zuschlagstoffen immer deutlicher, und es werden höhere Anforderungen an die Schlammresistenz von PCE gestellt.
Ⅱ. Forschungsfortschritt bei Superverflüssigern
1. Modifikationsforschung
Forscher haben die Gesamtleistung verschiedener Arten von Wasserreduktionsmitteln durch Modifikationsmethoden verbessert, um ihren Leistungsmerkmalen und Anwendungsanforderungen gerecht zu werden. Beispielsweise kann bei sulfonatartigen Wasserreduktionsmitteln die Haltbarkeit und Beständigkeit gegen Chloridionen-Erosion durch die Einführung anderer funktioneller Monomere oder die Anpassung der Molekülstruktur verbessert werden. Bei aliphatischen Wasserreduktionsmitteln können die Wasserreduktionswirkung und die Wettbewerbsfähigkeit der Produktionskosten durch Optimierung des Produktionsprozesses und der Rezepturgestaltung weiter verbessert werden. Bei aminalkoholischen Wasserreduktionsmitteln kann die frühe Wasserreduktionswirkung durch Anpassung der Molekularstruktur und der Reaktionsbedingungen verbessert werden.
2. Forschung zu den Anti-Verschlammungseigenschaften von Polycarboxylat-Wasserreduzierern
Um das Problem der Leistungsminderung von Polycarboxylat-Wasserreduzierern in aggregathaltigem Schlamm anzugehen, haben Forscher eingehende Studien aus verschiedenen Perspektiven durchgeführt. Einerseits kann durch die Optimierung der Molekularstruktur von PCE, wie z. B. die Anpassung der Länge der Seitenkette und die Änderung der Form der Molekülkette, die Interkalationsadsorption mit Ton reduziert werden. Andererseits kann durch die Einführung funktioneller Gruppen (wie Phosphatgruppen, Sulfonatgruppen, Amidgruppen usw.) die Dispergierbarkeit von PCE in Zement und seine Anti-Ton-Eigenschaft verbessert werden. Darüber hinaus ist auch die Verwendung eines Komplexbildners eine wirksame Lösung. Der Komplexbildner wird vorzugsweise an der Oberfläche oder zwischen den Tonschichten adsorbiert, besetzt die aktiven Stellen des Tons und schwächt die Wechselwirkung zwischen PCE und Ton.
Ⅲ. Umweltschutz und nachhaltige Entwicklung
Mit dem zunehmenden Bewusstsein für den Umweltschutz sind auch die Umweltleistung und Nachhaltigkeit von Wasserreduktionsmitteln zu einem der Forschungsschwerpunkte geworden. Forscher sind bestrebt, neue Sorten von Wasserreduktionsmitteln zu entwickeln, die wenig toxisch, rückstandsarm und biologisch abbaubar sind, um die Umweltverschmutzung und -schädigung zu verringern. Gleichzeitig können eine umweltfreundliche Produktion und eine nachhaltige Entwicklung von Wasserreduktionsmitteln durch eine Verbesserung der Nutzungsrate von Wasserreduktionsmitteln und eine Reduzierung des Energieverbrauchs und der Emissionen während des Produktionsprozesses erreicht werden.
