Virkningsmekanisme af polycarboxylatmolekyler

1.Spredningsaktion

Når cement blandes med vand, tiltrækker partiklerne hinanden og danner en flokkuleret struktur, der kan indkapsle 10 %-30 % af vandet mellem cementpartiklerne. Dette indespærrede vand kan ikke bevæge sig frit eller give smøring, hvilket påvirker cementpastaens fluiditet negativt. Polycarboxylatmolekyler adsorberer på overfladen af ​​cementpartiklerne, hvilket giver en negativ ladning, der skaber elektrostatisk frastødning. Denne handling fremmer spredningen af ​​cementpartikler, forstyrrer den flokkulerede struktur og frigiver det indespærrede vand for at deltage i strømningen. Dette forklarer den vandreducerende virkning af polycarboxylat-superplastificeringsmidler; de øger udnyttelsen af ​​vand uden vilkårligt at øge eller mindske det samlede vandindhold. Derudover reducerer dannelsen af ​​komplekser mellem COO²⁻- og Ca²⁺-ioner koncentrationen af ​​calciumioner i cementpastaen, forsinker krystallisationen af ​​Ca(OH)2 og reducerer dannelsen af ​​CSH-gel, hvorved cementens hydratiseringsproces forsinkes. Følgelig udviser polycarboxylatmolekyler også en vis grad af retarderende virkning. Interessant nok kan udviklingen af ​​polycarboxylatopløsninger med tidlig styrke være udfordrende på grund af deres iboende retarderende egenskaber. De fleste tilsætningsstoffer med tidlig styrke på markedet er afhængige af blanding med midler som natriumnitrit og triethanolamin for at opnå denne effekt.

2.Smøring

Sidekæderne af polycarboxylat-superplastificeringsmidler indeholder hydroxyl- og ethergrupper (-COCC), der udviser hydrofilicitet. Disse grupper danner hydrogenbindinger med vandmolekyler, hvilket skaber en vandfilm på overfladen af ​​cementpartiklerne. Denne vandfilm har fremragende smørende egenskaber, hvilket effektivt reducerer modstanden mellem cementpartikler og øger betonens flydeevne.

3. Sterisk hindringseffekt

Den forgrenede struktur af polycarboxylat-superplastificeringsmidler har en rumlig konfiguration på mikroskopisk niveau. I lighed med den "lille buttede" karakter i en animation, hvis krøllede hår forhindrer kontakt med de "store buttede" cementpartikler bagved, jo tættere cementpartiklerne er på hinanden, jo større er den steriske hindringseffekt.

Denne effekt forbedrer betonens fastholdelse af fald. Partikelstørrelsen af ​​cement er i mikrometerområdet, mens polycarboxylatmolekyler er i nanometerområdet, omtrent tre størrelsesordener mindre. En enkelt cementpartikel kan adsorbere flere polycarboxylatmolekyler. Den skematiske repræsentation af et polycarboxylatmolekyle ligner en kam. I første omgang ender den "lille buttede" karakter i en tragisk situation, ude af stand til at ryste den muskelbundne "store buttede" af sig, som i sidste ende råber og besejrer ham. Mens polycarboxylatmolekyler forsinker hydreringsprocessen ved at adsorbere på cementpartiklerne, vil de i sidste ende blive indhyllet af hydratiseringsprodukterne og miste deres effektivitet. Overordnet set ændrer adsorptionsvirkningen af ​​polycarboxylatmolekyler ikke cementens egenskaber; det ændrer blot betonens flydeadfærd uden at påvirke dens senere styrke.