Løsning av vannreduserende middel til flere problemsement

Høyalkalisk sement
Løselige alkalier i sement uttrykkes vanligvis som Na2O-ekvivalenter og stammer hovedsakelig fra leire og tilsetningsstoffer som brukes i sementproduksjon. En passende mengde løselig alkali fremmer sementhydrering, noe som letter tidlig styrkeutvikling av betong. Eksperimenter har vist at flytbarheten til sementbetong øker med alkaliinnhold. Men når alkaliinnholdet når et visst nivå, akselererer sementhydratiseringen kraftig, noe som forårsaker en betydelig reduksjon i sementpastaens fluiditet. Den mykgjørende effekten av vannreduserende midler avtar også merkbart, noe som fører til større falltap over tid for betong som brukes i ferdigblandet og pumpbar betongapplikasjoner.

Den primære årsaken til dette fenomenet er at alkalier i sement akselererer oppløsningen av trikalsiumaluminat (C3A). I nærvær av gips som herderegulator, dannes AFt-krystaller raskt og kapsler inn overflaten av C3A, og hemmer direkte hydrering til kalsiumaluminat og forbedrer flytbarheten til sementpastaen.

Imidlertid fører for høyt alkaliinnhold til dannelsen av en stor mengde AFt-krystaller i det innledende stadiet, noe som reduserer fluiditeten og gjør vannreduserende midler mindre effektive. Dette er preget av utilstrekkelig vannreduserende effektivitet, dårlige mykgjøringseffekter og høyere falltap over tid. Ved bruk av høyalkaliskement viser lavsulfatvannreduserende midler dårlig ytelse. Motsatt viser vannreduserende midler med høyt sulfatinnhold (f.eks. natriumsulfatinnhold over 20%) betydelig bedre tilpasningsevne.

Denne forbedringen oppstår fordi lavsulfatvannreduserende midler inneholder CaSO4 som lett løses opp. Før gips i sementen løses opp, er betydelig SO3 allerede tilstede i vann, og reagerer med C3A for å danne AFt-krystaller, og forhindrer dannelsen av kalsiumaluminat og reduserer fluiditetstap. Vannreduserende midler med høyt natriumsulfat er bedre egnet for høyalkalisk sement. Mange polykarboksylatbaserte vannreduserende midler har lave pH-nivåer, og når de kombineres med sure retardere som sitronsyre, sliter de med å tilpasse seg høyalkalisk sement. Sure tilsetningsstoffer nøytraliserer alkalier raskt, og frigjør varme, noe som øker temperaturen og akselererer sementhydrering. Dette resulterer i dårlig flyt og et raskt tap av nedgang. Alkaliske retardere kan derimot unngå disse problemene.

Sement med lavt alkalisk svovelmangel
Det optimale innholdet av løselig alkali i sement anses generelt å være {{0}},4 %-0,6 %. Sement med mindre enn 0,4 % alkali omtales som lavalkalisk sement. Løselige alkalier er ofte til stede som sulfatsalter, så lavalkalisk sement kalles også for svovelmangel sement.

Når lavalkalisk sement blandes med vannreduserende midler er fluiditeten vanligvis dårlig. Økning av dosen av det vannreduserende middelet gir begrenset forbedring og forverrer ofte problemer som blødning, dårlig betonghomogenitet og raskt nedgangstap. Vanlige vannreduserende midler klarer ikke å tilpasse seg effektivt til svovelmangel sement, selv med betydelig økt retarderdosering.

Grunnårsaken til denne inkompatibiliteten ligger i utilstrekkelig SO3 i sementen, som ikke klarer å undertrykke hydreringen av C3A effektivt. Dette fører til rask og overdreven adsorpsjon av tilsetningsstoffer av C3A, noe som reduserer mykningseffektiviteten til vannreduserende midler. Tilskudd av løselige alkalier (f.eks. sulfater) er den eneste effektive løsningen. Bare å øke retarderdosen har minimal effekt.

Sement med høy innblanding
I henhold til kinesiske sementstandarder kan store mengder tilsetningsstoffer som flyveaske, puzzolaner, slagg og finmalt kalkstein tilsettes til sement. Disse tilsetningene varierer i aktivitet, vannbehov, mineralinnhold og adsorpsjonsegenskaper, noe som påvirker kompatibiliteten til tilsetningsstoffer med sement.

Flygeaske av høy kvalitet skal ha høy aktivitet (høyt innhold av reaktivt SiO2 og Al2O3), lavt antennelsestap (LOI), fin partikkelstørrelse og lavt vannbehov. LOI, som angir uforbrent karboninnhold i flyveaske, har størst innvirkning på tilsetningskompatibilitet. Høyere karboninnhold forringer betongens ytelse ved å øke vannbehovet og blødningen, forverre krympingsdeformasjonen og svekke bindingen mellom sementpasta og tilslag.

Ubrent karbon i flyveaske danner også en hydrofob film på partikkeloverflater, hindrer vanninntrengning og reduserer flyveaske-reaktivitet. Karbon konkurrerer videre med sement for additiv adsorpsjon, noe som påvirker sementpastaens fluiditet. Løsningene inkluderer økende tilsetningsdosering og samtidig bruk av høykvalitets luftinndragende midler. Fine, jevne luftbobler kan dempe de negative effektene av flyaske med høyt karboninnhold.

Slaggsement, med sitt høye aluminatinnhold, krever ofte ekstra gips for å regulere herdingen. Vanlige Portland sement produksjonsprosesser kan forverre svovelmangel i slaggsement. Vannreduserende midler med høyt sulfatinnhold, kombinert med luftinndragende midler av høy kvalitet, gir bedre ytelse for slik sement.

Sement med høyt C3A-innhold
Sement består hovedsakelig av C3S, C2S, C3A og C4AF, med deres adsorpsjonsaktivitet rangert som C3A > C4AF > C3S > C2S. C3A har den høyeste adsorpsjonskapasiteten for vannreduserende midler. Etter hvert som C3A-innholdet øker, reduseres betongens fluiditet, og falltapet over tid øker.

Overdreven C3A (over 8 %) påvirker betongens fluiditet negativt ved å konsumere mesteparten av de vannreduserende midlene, og etterlater utilstrekkelig midler til å spre andre mineralkomponenter som C3S. Tester har vist at tilsetning av SO3 (via vannreduserende midler med høyt sulfatinnhold) eller samtidig bruk av hydroksylkarboksylsyreretardere kan undertrykke C3A-hydrering og adsorpsjon. Multi-alkohol retardere er mindre effektive.

Rimelige vannreduserende midler med økt dosering kan også møte C3A-behovet samtidig som de forbedrer flyten til andre komponenter som C3S. Siden slike midler er kostnadseffektive, øker de ikke utgiftene nevneverdig.