Quin impacte té l'addició d'agents reductors d'aigua sobre la qualitat i el rendiment del formigó?

Amb la construcció i desenvolupament continus de projectes d'edificació, el formigó, com un dels materials de construcció més fonamentals, té un impacte significatiu en la qualitat global de la construcció. Afegint agents reductors d'aigua al formigó, es pot millorar eficaçment el seu rendiment. Tanmateix, la clau d'això és el control adequat de la dosificació dels agents reductors d'aigua. La quantitat d'agent reductor d'aigua afegit té un gran impacte en la qualitat i el rendiment del formigó. Per tant, és fonamental controlar la dosificació de l'agent reductor d'aigua des d'una perspectiva microscòpica per tal de millorar la qualitat i el rendiment del formigó.

1. Anàlisi del rendiment i funcions dels agents reductors d'aigua

Els agents reductors d'aigua, també coneguts com a dispersants, són additius externs utilitzats en la formulació del formigó. Quan s'utilitzen en mescles de formigó, ajuden a mantenir una bona treballabilitat i a controlar eficaçment el contingut d'aigua. Com a tensioactiu, un agent reductor d'aigua pot millorar l'activitat superficial del formigó. Els agents reductors d'aigua controlen eficaçment la quantitat d'aigua a la mescla de formigó, millorant així la resistència, la durabilitat i la impermeabilitat del formigó, optimitzant el seu rendiment i proporcionant bones matèries primeres per a projectes de construcció. Això ajuda a complir els estàndards de construcció mecanitzada, controla el soroll de la construcció i redueix l'ús de ciment.

El ciment, en ser un material granular, sol tenir un diàmetre de partícules entre 7-80 micres. Té una textura fina i una substància en pols. Les partícules de ciment generalment tenen una superfície polar, mostrant una forta hidrofilicitat. Les partícules fines de ciment tenen una superfície específica excepcionalment gran. Els agents reductors d'aigua asseguren que, mantenint la treballabilitat del formigó, es controla el contingut d'aigua, que al seu torn millora la treballabilitat del formigó. Hi ha diversos tipus d'agents reductors d'aigua, inclosos els agents reductors d'aigua ordinaris i els agents reductors d'aigua d'alta eficiència. Els agents reductors d'aigua habituals generalment redueixen el contingut d'aigua en més d'un 5% i, després d'una setmana, la resistència a la compressió del formigó pot augmentar en un 10%. Després d'un mes, la resistència a la compressió augmenta un 5%. Els agents reductors d'aigua d'alta eficiència poden reduir significativament el contingut d'aigua, assegurant que el formigó es mantingui en un estat molt fluid, amb una taxa de reducció d'aigua superior al 10%. Després de tres dies, la resistència a la compressió del formigó pot augmentar un 25%. La característica més destacada del formigó d'alta resistència és la seva alta fluïdesa i la seva baixa relació aigua-ciment. Per tant, calen agents reductors d'aigua d'alta eficiència o mètodes d'ultradosificació. Tanmateix, és crucial controlar correctament la dosificació per tal de millorar el rendiment i la qualitat del formigó.

2. L'impacte de la dosi d'agent reductor d'aigua d'alta eficiència en la qualitat i el rendiment del formigó

1. Impacte en la resistència a la compressió del formigó

Una de les propietats mecàniques clau del formigó és la seva resistència a la compressió, que afecta significativament les altres propietats del formigó. Normalment, la resistència a la compressió de la pasta de ciment afecta la resistència del formigó. La porositat, la densitat i la resistència de la pasta de ciment es relacionen de la següent manera:
R=ARC(C/WB)
On:
R - Resistència a la compressió del formigó
A, B - Constants empíriques
RC - Resistència del ciment

Utilitzant la fórmula anterior, es pot concloure que la relació aigua-ciment i el grau d'hidratació de la pasta de ciment afecten directament la resistència a la compressió del formigó. L'addició d'un agent reductor d'aigua al formigó redueix considerablement la relació aigua-ciment i redueix significativament la porositat de la pasta de ciment, fent-la més densa i ajustada. Això provoca un augment de la resistència a la compressió del formigó.

2. Impacte en la durabilitat del formigó

(1) Impacte sobre la resistència a la congelació-descongelació
La relació aigua-ciment i el contingut d'aire influeixen molt en la resistència a la congelació-descongelació del formigó. Els estudis han demostrat que la resistència a la congelació-descongelació del formigó és directament proporcional a la seva relació aigua-ciment. Mitjançant l'addició científica d'agents reductors d'aigua, es pot optimitzar i millorar la resistència a la congelació-descongelació del formigó. El formigó té buits de diferents mides, i les propietats de l'aigua dins d'aquests porus també canvien en funció de la mida dels porus. L'estructura de la bombolla del formigó està relacionada amb la seva resistència a la congelació-descongelació. La resistència a la congelació-descongelació pot millorar quan el contingut d'aire augmenta al voltant d'un 2%, però si el contingut d'aire supera el 6%, pot reduir la resistència del formigó i afectar negativament la seva durabilitat. El contingut òptim d'aire està entre el 2%-5%.

(2) Impacte sobre la corrosió de l'acer
La construcció moderna utilitza sovint estructures de formigó armat. La fermesa, l'estabilitat i la durabilitat d'aquestes estructures estan lligades a la carbonatació del formigó. La presència de diòxid de carboni a l'aire condueix a la corrosió del formigó, convertint gradualment l'hidròxid de calci en carbonat de calci, perdent així alcalinitat. Si el diòxid de carboni penetra en el reforç d'acer, pot corroir la capa de passivació amb el pas del temps, donant lloc a la corrosió química de l'acer. Fins i tot si s'utilitzen additius amb determinades quantitats de clorur (Cl-), l'addició d'agents reductors d'aigua ajuda a controlar la velocitat de carbonatació, millorant així les propietats anticarbonatació del ciment i reduint la corrosió de l'acer de reforç. Això millora la durabilitat del formigó i assegura l'ús a llarg termini de l'estructura.

(3) Impacte sobre la permeabilitat
La relació aigua-ciment està relacionada amb la permeabilitat del formigó. Si la relació aigua-ciment supera 0,55, la quantitat d'aigua de mescla superarà l'aigua necessària per a la hidratació del ciment, deixant un excés d'aigua a la mescla. Això augmenta la porositat i la permeabilitat del formigó. Tanmateix, si la relació aigua-ciment és massa baixa i no aconsegueix la treballabilitat desitjada, es pot danyar l'estructura del formigó, cosa que afectarà negativament la seva impermeabilitat.

3. Impacte en la treballabilitat del formigó

La treballabilitat del formigó està influenciada per múltiples factors, com ara el tipus de ciment, el contingut d'aigua, la quantitat d'additius utilitzats, la temperatura i altres factors. Quan altres factors són consistents, el tipus i la dosi de l'agent reductor d'aigua tenen un paper important en la treballabilitat del formigó. La caiguda s'utilitza normalment per mesurar la treballabilitat, i el valor de caiguda és proporcional a la quantitat d'agent reductor d'aigua utilitzat. En general s'observa el següent patró:
Dosificació d'agent reductor d'aigua=0, 5% del pes del ciment, que augmenta la caiguda. Tanmateix, si la dosi supera el 0,5%, la caiguda pot disminuir significativament. La dosi típica d'agents reductors d'aigua és al voltant del 0,25%, i no és recomanable superar aquesta quantitat ja que pot accelerar la presa. Per als agents reductors d'aigua d'alta eficiència, la dosi típica és d'entre 0,50%-0,75%.

4. Impacte en el temps de presa del formigó

En aplicacions pràctiques d'enginyeria, el temps de presa del formigó és crucial per a les operacions de construcció. L'addició moderada de retardadors pot controlar eficaçment el temps de presa del formigó. Tanmateix, quan la quantitat d'agent reductor d'aigua supera un cert nivell, pot afectar el temps de presa del formigó i fins i tot pot provocar un retard en la presa. La temperatura també afecta el formigó amb agents reductors d'aigua. A mesura que augmenta la temperatura, la reacció d'hidratació del ciment s'accelera, la qual cosa pot afectar la velocitat de presa i enduriment del formigó.

5. Impacte sobre les propietats reològiques del formigó

Per obtenir formigó d'alta qualitat, és essencial trencar l'estructura de viscositat, assegurant que les partícules de ciment estiguin totalment disperses en el medi aquàtic. La formació de gel de ciment es pot veure afectada per diversos factors. Si s'afegeix una certa quantitat d'agent reductor d'aigua al formigó acabat de barrejar, la càrrega elèctrica de les partícules de ciment augmenta, provocant un augment de les forces repulsives entre les partícules, que al seu torn afecta la viscositat. Això millora l'estabilitat del sistema de dispersió i millora la fluïdesa del formigó. El purín de ciment presenta diversos estats: estats diluït, coagulat i tixotròpic. Aquests estats resulten de la separació i descomposició contínues de l'estructura coagulada a la purina de ciment, reflectint la velocitat de cisalla i donant lloc a una disminució de la resistència i la viscositat. Amb l'addició d'un agent reductor d'aigua en una proporció específica, es reforcen les característiques tixotròpiques del formigó. Això es deu al fet que les partícules de ciment tenen propietats d'adsorció i el potencial elèctric corresponent augmenta. L'augment de la vibració millorarà la fluïdesa del formigó, mentre que l'absència d'un agent reductor d'aigua reduirà les seves propietats tixotròpiques.