Стварэнне дасканалага рэдуктара вялікай вады

Jon S. Belkowitz, PhD

Самоуплотнительный бетон - зроблены магчымым пры дапамозе полікарбаксілат-грабянцовага палімера тыпу рэдуктараў вялікай далёкасці.

Анатацыя

Полікарбаксілат-грэбень палімер выкарыстоўваецца ў бетоннай прамысловасці ў якасці рэдуктара вады для праектавання бетоннай сумесі. PCP размяжоўвае агрэгаты часціц цэменту, якія захопліваюць ваду. Такая агрэгацыя зніжае цякучасць бетону ў свежым стане і ўмацоўвае ў загартаваным стане. Полікарбаксылатныя грэбеньныя палімеры выкарыстоўваюцца ў бетоннай прамысловасці для адмескі грануляцыі гэтых агрэгатаў цэменту і вады. Функцыя размыкання палімеру палікарбаксілатных грэбняў залежыць ад структуры палімераў полікарбаксілату і распушчальнага ўтрымання шчолачы ў портландцэменту. Сучасная палімерна-полікарбаксілатная палімерная тэхналогія патрабуе розных палікарбаксілатных расчосак з палімернай задняй косткі, а памеры прышчэпкі павінны быць пабудаваны на аснове зместу растваральных у цэменту шчолачаў. Першапачаткова аўтар прапаноўваў: разумны макранамер можа быць створаны, які ў працэсе змешвання бетону ў працэсе змешвання растваральных шчолачаў полимеризуется ў цэментава-водным растворы на аснове раствора шчолачы. Гэты новы тып палімерна-палікарбаксілатнага грэбня можа выкарыстоўвацца ва ўсім шырокім спектры цэментаў, што зніжае патрэбу ў цэментнай палімернай канструкцыі. На жаль, тэхналогію палімерызацыі прапанаванага Smart Macromonomer для палімерызацыі ў вадкім бетонным асяроддзі не ўдалося ідэнтыфікаваць. Замест першапачатковай прапановы прапануецца другасная прапанова, якая карыстаецца градацыяй памераў і канструкцый полікарбаксілату з мэтай стварэння новага палімернага кампазітнага раствора. Такое рашэнне спрыяе павышэнню працаздольнасці ўсіх тыпаў цэментаў.

Уводзіны

Бетон займаў сваё месца ў будаўніцтве цывілізацый на працягу ўсяго часу. Егіпцяне скарысталіся яго структурнымі ўласцівасцямі ў 2500 да н.э., каб пабудаваць піраміды ў Гізе, адно з адзіных астатніх сямі (7) цудаў свету. Рымляне ўдасканалілі бетонную сумесь для пабудовы такіх канструкцый, як Пантэон і Аппійскі шлях, якія выкарыстоўваюцца і сёння. І англічане паспрабавалі зноў адкрыць рымскія бетонныя сумесі, якія былі страчаны ў раннім сярэднявеччы [8]. Да 1910-х і 1920-х гадоў бетон вярнуў сабе частку страчанага бляску з кульмінацыяй законаў Дафа Абрама 1918 і 1919 гадоў [9]. Развіццё гэтых законаў, паказаных у раўнанні (ураўненне) 1 і ўраўненне 2, паказвае залежнасць трываласці бетону ад колькасці вады. Абрам неўсвядомлена прынёс канкрэтныя тэхналогіі, працягваў прасоўвацца ў малекулярную сферу. Каля 70 гадоў праз японскія даследаванні ў 1990 годзе віталі адзін з найвялікшых прарываў у бетоннай прамысловасці - палікарбаксілатны грэбень палімера (PCP). З усёй сваёй гісторыяй і глыбінёй перамен, якія прайшоў гэты кампазітны матэрыял, бетон стаў адным з самых універсальных будаўнічых матэрыялаў у свеце. Дзякуючы новым тэхналогіям, такім як PCP, архітэктары і інжынеры пачалі выкарыстоўваць бетон для больш традыцыйных матэрыялаў як для структурных, так і для эстэтычных прыкладанняў.

У пачатку 1980-х гадоў японскія даследаванні, піянерамі якіх была Nippon Shokubia, распрацавалі тое, што сёння ў бетоннай прамысловасці называюць суперпластыфікатарам. Суперпластыфікатар - гэта вадкая прымешка, якая ў першую чаргу падвяргаецца ўздзеянню 30-60% цвёрдага раствора. Цвёрдыя рэчывы ў растворы суперпластыфікатара складаюцца, у асноўным, з PCP. PCP выкарыстоўваецца ва ўсёй бетоннай прамысловасці для зніжэння патрэбы ў вадзе на 10-30%, захоўваючы ўласцівасці вадкасці. Гэтыя ўласцівасці вадкасці даюць бетону здольнасць кансалідавацца пад уласнай вагой дзякуючы сіле цяжару, які таксама вядомы як ўласцівасці самоукрепляющегося. Падрадчыкі выкарыстоўваюць гэты характар, які ўмацоўвае сябе, калі механічныя сродкі ўшчыльнення з'яўляюцца недастатковымі альбо прастора для абсталявання абмежаваная. За кошт памяншэння канструкцыі бетоннай вады на 10–30% ПКП таксама дадае дадатковую карысць ад павелічэння трываласці бетону. Сучасныя PCP, якія выкарыстоўваюцца Winnerfeld і інш у сваіх працах па мікраструктуры PCP, пабудаваны з сыравіны, такой як метылавая (акрылавая) кіслата для задняй косткі і метилполиэтиленгликоль-метакрилат для трансплантанта (або зубоў) [3]. Іншыя інжынеры-хімікі, такія як Дарвін і інш, выкарыстоўвалі аналагічную сыравіну для ўдасканалення працэсу палімерызацыі PCP, падрабязнага ў патэнтах ЗША 5,725,657 [1]. У сваім патэнтах ЗША Дарвін абвяшчае, што навакольнае асяроддзе, якое падтрымлівае працэс свабоднай радыкальнай палімерызацыі (трансплантаты) і сумесную полімерызацыю (пашырэнне задняй косткі) для пабудовы задняй косткі і прышчэпленай сеткі Smart Macromonomer, павінна ўтрымлівацца ў крыху асноўным растворы. pH 9. Тэмпература згаданага асяроддзя можа вагацца ад 60 градусаў Цэльсія да 125 С на працягу прыблізна 60 хвілін. Тэмпературу можна знізіць пры дапамозе каталізатара. Навакольнае асяроддзе для ініцыявання палімерызацыі будзе сказана далей у раздзеле прапаноў.

Праблема сучаснай тэхналогіі PCP заключаецца ў тым, што яна залежыць ад хіміі цэменту. Рэзкія змены ў хіміі цэменту патрабуюць новай структуры PCP, каб выклікаць жаданыя эфекты. Рэарганізаваўшы даўжыню задняй косткі, даўжыню і шчыльнасць прышчэпкі, вадкасныя ўласцівасці бетону можна максімальна павялічыць на аснове хіміі цэменту. Мэтай дадзенай працы з'яўляецца разгледзець распрацоўку разумнага макраманомера і распрацоўку палімернага кампазітнага раствора, якія павышаюць вадкасныя ўласцівасці бетоннага кампазіта.

Гідратацыя цэменту

Мэтай гэтага раздзела з'яўляецца ўвядзенне гідратацыі цэменту і праблемы, якія ўзнікаюць пры змешванні цэменту і вады. На малюнку 1а часціцы цэменту (КЗ) змешваюцца з вадой. Як толькі CP і вада змешваюцца, пачынаецца працэс гідратацыі. Малюнак 7 ілюструе пяць (5) этапаў працэсу гідратацыі цэменту. Прыпыненыя CP маюць рэшткавы зарад, які можа быць станоўчым ці адмоўным. Шчолачнасць раствора цэменту і вады стварае асноўную сераду з рн 12. Цеплыня, якая ўзнікае ў працэсе гідратацыі цэменту, можа пачынацца ад 0 С і ўзрастаць да 90 ° С, як паказана ў кнізе Джозэфа Стывенса, якая дакументуе будынак плаціны Гувер [12]. Увільгатняе асяроддзе бетоннага кампазіта значна адрозніваецца ад асяроддзя полімерызацыі ПХФ.

Малюнак 1а - Электрастатычныя зарады ў адрозненне ад зарадаў суседніх ЦП могуць прывесці да флокуляцыі.

Акрамя таго, у адрозненне ад зарадаў на ЦП развіваюцца электрастатычныя сілы на аснове блізкасці суседніх КП. Малюнак 1b ілюструе змену энергіі ў залежнасці ад адлегласці CP [5]. Гэтыя электрастатычныя сілы прымушаюць ЦС flocculate у растворы. Флокуляцыя можа прывесці да распрацоўкі агрэгатаў CP, якія захопліваюць ваду [11]. Такая флокуляцыя выклікае рэзкае зніжэнне працаздольнасці (падзенне) і ўвільготненых прадуктаў. Гэта з'ява праілюстравана на малюнку 2. Неадэкватнае, але недарагое рашэнне гэтай з'явы агрэгацыі, і да гэтага часу выкарыстоўваецца ў сучасным бетоне, заключаецца ў павелічэнні колькасці праектнай вады падчас змешвання. Па меры павелічэння колькасці вады працаздольнасць сумесі павышаецца. Пабочным эфектам такога павелічэння вады з'яўляецца павелічэнне сітаватасці ад высыхання і, такім чынам, рэзкае зніжэнне трываласці бетону. Дынаміка гэтага зніжэння трываласці бетону мадэлюецца ў раўнаннях 1 і ўраўненні 2.

Малюнак 1b - Сувязь паміж адлегласцю і інтэрактыўнай энергіяй часціц цэменту (REDRAWN - Uchikawa 1996).Малюнак 2 - Агрэгаты цэменту і захопленай вады памяншаюць працаздольнасць бетоннай сумесі.

PCP: Структура, паглынанне, ініцыяцыя і спыненне

Мэтай гэтага раздзела з'яўляецца вызначэнне структуры PCP і яго прагрэсавання ў працэсе гідратацыі цэменту. PCP дзейнічае як дэфакулянт. PCP, паказаны на малюнку 3, складаецца з малекулярна полимеризованной задняй косткі з кополимеризованными трансплантантамі, убудаванымі ў аснову задняй косткі. Прышчэпкі выконваюць ролю зубоў расчэсанай структуры PCP [11]. Прышчэпкі або зубы выконваюць ролю разладжвальнай пляцоўкі, як паказана на малюнку 4. Працэс дэфакуляцыі альбо стэрычнага адштурхвання павінен быць разгледжаны ў наступных раздзелах.

Малюнак 3 - Хімічная структура эксперыментальнай PCP (супалімеры метилполиэтиленгликоль-метакрилата і мет-акрылавай кіслаты, солі натрыю) - (REDRAWN ад Winnerfeld 2007).Малюнак 4 - PCP, які ўсмоктваецца на паверхню CP, выклікае адслаенне агрэгатаў і вызваленне захопленай вады для гідратацыі цэменту.

PCP змешваецца ў бетон, пакуль бетон знаходзіцца ў свежым або пластычным стане. Звычайна PCP дадаецца ў бетонную сумесь у канцы цыкла змешвання. PCP больш схільны паўсюдна растварацца на паверхні КП, калі вялікая большасць вады выкідваецца ў сумесь, насычаючы КП. На малюнку 4 прыведзена канцэпцыя "вялікай карціны" таго, як PCP змякчае флокуляцыю ў растворы цэментавай вады. Паглынанне PCP на паверхні CP заснавана на двух (2) канкрэтных спосабах працы.

Першы механізм на паверхні ХП выяўляецца ў падставы задняй косткі, як паказана на малюнку 5а. На малюнку 5а зафіксавана хімічнае ўключэнне задняй косткі ў падставе PCP на паверхню CP падчас змешвання (этап 1) працэсу гідратацыі цэменту. Учыкава і інш колькасна ацанілі і вызначылі змену электрастатычных сіл, звязаных з адсорбцыяй PCP, за кошт выкарыстання цэментных паст, вывучаных з выкарыстаннем Zeta Potential [5]. На малюнку 5b вылучаецца двухфазны міжфазны электрычны пласт, які ўтвараецца на CP, і паглынаючы арганічную прымешку, якая выкарыстоўваецца пры вымярэнні дзета-патэнцыялу. На малюнку 1в цП, завішаныя ў вадзе, РСР адсарбуецца на паверхню. На паверхні CP, у кармавым пласце, знаходзіцца спалучэнне іёнаў з гідратаваных прадуктаў і арганічных кампанентаў PCP. Звонку суровага пласта знаходзіцца электрычны дыфузны двайны пласт, у якім канцэнтрацыя іёнаў памяншаецца па меры павелічэння адлегласці ад паверхні СР. Нарэшце, паміж часціцамі CP і вадой існуе слізгальная паверхня (дзетавы патэнцыял). Гэтая слізгаценная паверхня з'яўляецца вымяранай каштоўнасцю, якая ацэньвае адсорбцыю PCP да паверхні CP. Сігнал Зета патэнцыял генеруецца з іёнаў, якія маюць супрацьлеглы зарад на суровым пласце. Учыкава паказаў, што эксперыментаваць, што патэнцыял Zeta голага CP у растворы вышэй, чым сігнал, вымераны ад CP, які адсорбаваў PCP. Змена структуры PCP і, такім чынам, дзета-патэнцыял параўноўваюць са змяненнем глейкіх уласцівасцей свежага раствора. Кульмінацыяй працы Учыкава было прызнана, што па меры павелічэння адсорбцыі PCP да CP павялічваецца дзетавы патэнцыял CP і вымяраецца паток свежага раствора.

Малюнак 5а - Першы механізм паглынання PCP на CP.Малюнак 5b - схематычнае тлумачэнне двухфазнага электрычнага двухслаёвага слоя, які ўтвараецца на часціцах цэменту, якія паглынаюць арганічную прымешку (Uchikawa 1996).

Другі механізм, паказаны на малюнку 6, заснаваны на ўтрыманні растваральнай шчолачы ў растворы цэменту. Растваральныя шчолачы ў выглядзе сульфатаў (SO42-), кальцыя (Са2 +), калія (К +) і натрыю (Na +) прысутнічаюць у растворы ў складзе гідратацыі цэменту ЦП і вады. Растваральныя шчолачы (а менавіта SO42- і Ca2 +) канкуруюць на паверхні CP за паглынанне PCP. Змест растваральнай шчолачы дыктуе тып PCP для дасягнення мэтавай апрацоўкі або цякучасці. Растваральная шчолач абараняе PCP ад пераадолення гідратаў, ствараючы зазор паміж паверхняй CP і задняй косткай палімера падчас гідратацыі. У працэсе гідратацыі цэменту працягваецца затрымка росту структуры за кошт пераходу ад фазы змешвання (этап 1) да фазы спакою працэсу гідратацыі цэменту (стадыя 2), як паказана на малюнку 7 [9]. На гэтым этапе, калі ПСП, які паглынаецца КС, не можа паўплываць на цякучасць, наяўныя ПСП, якія былі першапачаткова абаронены растваральнымі шчолачамі, падоўжылі тэрмін спаду бетону. Па меры таго, як увільготненыя прадукты растуць, ПХП, якія першапачаткова былі распаўсюджаныя па паверхні, цяпер адсарбуюць паверхню гідратызаваных прадуктаў (мал. 5а) і спрыяюць стэрычнаму эфекту. Наступныя два (2) сцэнарыі выкарыстоўваюцца для даследавання растваральнага ўтрымання шчолачы і рэакцыі PCP. Мяркуецца, што даўжыня пазваночніка m і шчыльнасць зубоў n PCP будуць аднолькавымі для абодвух сцэнарыяў.

Малюнак 6 - Другі механізм паглынання PCP на CP.Малюнак 7 - Пяць (5) этапаў працэсу гідратацыі цэменту.

Для высокага ўтрымання растваральных шчолачаў эфектыўнасць ПКП, адсарбуецца на паверхні СР і ініцыяваць неадкладную разлазку, будзе нізкай. PCP, які адсарбуецца на паверхні CP, хімічна ініцыюе, размяркоўваючы CP, як паказана на малюнку 5. Пасля змены часу PCP на паверхні CP паглынаецца гідратаванымі мікраскапічнымі і нанаскапічнымі структурамі; аказанне PCP бескарысным [7]. Гэта выклікае рэзкае зніжэнне працаздольнасці. У сувязі з высокім утрыманнем растваральных шчолачаў (нізкай эфектыўнасцю неадкладнай адсорбцыі) некаторыя ПКФ не рэагуюць і распаўсюджваюцца па ўвільгатняльнай паверхні CP, праілюстраванай на малюнку 6. Такім чынам, высокае ўтрыманне растваральных шчолачаў можа запатрабаваць большай дозы PCP. (у параўнанні з нізкім утрыманнем шчолачы) для дасягнення ўласцівасцей разладжвання. Але па меры таго, як працэс гідратацыі працягнецца, з'явіцца даступнасць PCP для павелічэння ўтрымання.

І наадварот, нізкае ўтрыманне растваральных шчолачаў будзе забяспечваць меншую абарону PCP ад ўвільгатняючага CP. Такім чынам, большая частка дазаванага PCP будзе адсарбавацца на паверхні CP. Для ўзнікнення неадкладных уласцівасцей вадкасці спатрэбіцца больш нізкая дазоўка PCP. У сувязі з большай колькасцю адсорбацыі РСР да паверхні CP, будзе менш даступнасць PCP для ўтрымання рэзкага стану пасля таго, як гідратацыя цэменту працягвалася ў стане спакою (стадыя 2) працэсу гідратацыі. Такім чынам, затрымка ўтрымання гэтай бетоннай сумесі (нізкая растваральная шчолачная сумесь) значна знізіцца.

PCP: Метад эксплуатацыі, будаўніцтва і праблемы

Спосаб працы суседніх і ініцыяваных ПКП на супрацьлеглых паверхнях CP называюць стэрычным адштурхоўваннем. Падобныя зборы на трансплантаты сумежных ПКП адштурхоўваюць адзін аднаго. PCP, які паглынаецца на паверхню CP, перадае адштурхваючую энергію, адчуваную стэрычным адштурхоўваннем, у выніку чаго ўздзейнічае CP пастаянна выцясняецца з іншых CPP з пакрыццём PCP. Малюнак 8 дакументаў эксперыментаў групы Uchikawa, у гэтым даследаванні вымяраюцца інтэрактыўныя сілы паміж паверхняй CP, адсарбаванай чыстай вадой і PCP. Гэты спецыфічны малекулярны рух часціц, стэрычнае адштурхванне, выклікае дэфакуляцыю. Эфектыўнасць стэрычнага эфекту залежыць ад адсорбцыі PCP на паверхні часціц CP [7]. Адсарбаваны PCP на паверхні CP перадае адштурхваючую энергію ад стэрычнага эфекту (суседніх CP) да CP, выклікаючы дэфакуляцыю. У пачатку гідратацыі цэменту PCP, які непасрэдна адсарбуецца на паверхні CP, будзе актыўным удзельнікам стэрычнага эфекту. PCP, якія распаўсюджваюцца на паверхню CP, не спрыяюць стэрычнаму эфекту. Пасля таго, як прадукты гідратацыі цэменту вырастаюць да пэўнай вышыні, дзе адсарбуецца PCP, ён удзельнічае ў стэрычным адштурхоўванні.

Малюнак 8 - Экспертыза інтэрактыўных сіл і патэнцыялу Зэта з двух розных ПК, інтэрактыўных з 1 тыпам цэменту.

Як паказалі Winnerfeld і інш, у сваёй працы па структуры PCP і ўласцівасцях бетону адсорбцыя PCP залежыць ад шчыльнасці зарада PCP і цэментавага раствора. Шчыльнасць зараду цэментавага раствора залежыць ад утрымання растваральнай шчолачы. Чым вышэй утрыманне растваральных шчолачаў, тым вышэй шчыльнасць зарада [10]. З павелічэннем шчыльнасці зарада павялічваецца хуткасць адсорбцыі PCP да CP. Winnerfeld і інш выявілі, што па меры памяншэння даўжыні задняй косткі і павелічэння шчыльнасці трансплантатаў (зубоў), шчыльнасць зарада павялічвалася. Такім чынам, чым карацей задняя костка і чым вышэй папуляцыя трансплантатаў па дадзенай ланцугу, тым вышэй шчыльнасць зарада і лепшая адсорбцыя PCP да паверхні CP. Winnerfeld і інш вызначылі, што макраманомеры, падобныя на малюнак 3, маюць форму метыльных (акрылавых) задніх костак, м і прышчэпкі ПЭГ-алкілаў, n павінны мець размеркаванне, большае за 1: 2, каб адсарбавацца да паверхні CP [3]. Гэтыя дзве (2) з'явы будуць прымяняцца ў наступных раздзелах. Як было сказана раней, сучасная тэхналогія PCP залежыць ад утрымання растваральных шчолачаў. Наступныя два (2) сцэнарыі выкарыстоўваюцца для ілюстрацыі таго, як змена растваральнага ўтрымання шчолачы ў CP патрабуе распрацоўкі новай структуры PCP.

Для высокарастваральнага шчолачнага цэменту вялікі аб'ём PCP распаўсюджваецца па паверхні CP. PCPs не можа пашырыць стэрычны эфект для рассейкавання, пакуль PCP не адсорбуецца на гідрат. З-за вялікага аб'ёму PCPs, распаўсюджанага па паверхні, затрымка рэзка павялічваецца. Калі раствор PCP складаецца з доўгіх ланцужкоў, існуе тэндэнцыя да павышэння дазоўкі PCP. Рашэннем умоў, якія перавышаюць дыяметр спаду і тэрмін службы, было б распрацаваць рашэнне з вялікім аб'ёмам ПКП з кароткім ланцугом, каб было дастаткова вялікая колькасць ПХП, якія можна распаўсюджваць па паверхні і адсарбаваць да паверхні CP, забяспечваючы перанасычэнне. Пазбегнуць.

Для нізкага растварэння шчолачы нізкі аб'ём PCP распаўсюджваецца па паверхні CP. Вялікі аб'ём PCP адсорбуецца на паверхні CP. Невялікая дазоўка неабходная для забеспячэння добрай апрацоўкі. З-за такой нізкай дазоўкі ўтрыманне рэзкага часу не доўжыцца, пакуль ПКФ ахоплены ўвільгатняючым СР. Рашэннем адсутнасці ўтрымання рэзкасці будзе наяўнасць высокага аб'ёму PCP з доўгай ланцугом, каб забяспечыць наяўнасць PCP, распаўсюджаных па паверхні CP, здольных аказаць дастатковы стэрычны эфект для дэфакуляцыі, каб забяспечыць жыццё спаду. Зыходзячы з асвятлення перашкод, прапануецца новая канструкцыя PCP, якая б палімерызавалася ў бетоннай сумесі.

Першапачатковая прапанова

Аўтарам прапануецца распрацоўка і выкарыстанне смарт-макраманомера, які выкарыстоўвае тып і колькасць растваральных шчолачаў у якасці сродку для палімерызацыі ў Smart PCP. Малюнак 9а ілюструе рудыментарнае адлюстраванне прапанаванага смарт-макраманомера. У працэсе змешвання бетону Smart Macromonomer будзе ствараць больш доўгія палімерныя ланцугі ў межах цэментавай матрыцы бетоннай кампазіцыі. Са схематычнага малюнка 9а, канчатковыя групы Smart Macromonomer будуць пабудаваны тым жа спосабам, што і апісаны ў папярэдніх раздзелах пра полімерызацыю PCP. Падчас працэсу сумеснай палімерызацыі свабодных радыкалаў такія функцыянальныя групы, як карбонавая кіслата, будуць прымацаваны да суседніх канцоў задняй косткі Smart Macromonomer.

Малюнак 9а - Арыгінальная прапанаваная канструкцыя Smart Macromonomer.

Пры скідзе ў бетоназмяшальны басейн Smart Macromonomer, на малюнку 9а можа выступаць аўтаномная PCP (m: n павінна быць 2: 3); адсарбацыі на паверхні CP для таго, каб генераваць расслаенне і зыходнае глейкае стан [3]. Пасля таго, як пачынаецца дысперсія, можна выказаць здагадку, што карбонавыя канчатковыя групы будуць функцыяналізаваць, ініцыюючы полімерызацыю ў матрыцы цэментавай пасты з бетоннай кампазіцыі. Функцыяналізацыя ініцыявала б растваральныя шчолачы ў згаданай цэментавай пасце. Як абмяркоўвалася ў папярэдніх раздзелах, даўжыня ланцуга полимеризующихся смарт-макраманомераў будзе залежаць ад шчыльнасці зарада хост-раствора.

Цэментная паста з высокім утрыманнем растваральных шчолачаў мае больш нізкі pH, стварае высокую станоўчую шчыльнасць зараду ў растворы гаспадара. Даўжыня задняй косткі ў лакалізаванай вобласці максімальна сканструявана для таго, каб стварыць уласную шчыльнасць адмоўнага зарада, якая прапарцыйная даўжыні станоўчага зараджанага раствора. Сцвярджаецца, што палімерызацыя ў лакалізаванай вобласці набліжаецца да спынення з-за нейтралізацыі шчыльнасці зарада мясцовага раствора цэментавай пасты.

Там, дзе сучасная тэхналогія PCP адчувальная да ўтрымання растваральных шчолачаў, Smart PCP будзе выкарыстоўваць растваральныя шчолачы для палімерызацыі, як паказана на малюнку 9b. Разумныя ПКФ адсарбуюцца на паверхні CP для стэрычнага адштурхоўвання і распаўсюджваюцца па паверхні (падобна на стандартныя PCP) праз растваральныя шчолачы. Гэты новы тып Smart PCP можа быць выкарыстаны ў шырокім спектры цэментаў, што зніжае патрэбу ў цэментнай палімернай канструкцыі.

(i) Паказвае нізкае растваральнае ўтрыманне шчолачы, доўгія ланцугі PCP адлюстроўваюць нізкую шчыльнасць зарада шчолачнага раствора.ii) Паказвае высокае растваральнае ўтрыманне шчолачы, кароткія ланцугі РСР адлюстроўваюць высокую шчыльнасць зараджанага раствора шчолачы. Малюнак 9b - Два прыклады палімерызацыі Smart Macromonomer ў Smart PCP.

На жаль, з дапамогай вычарпальнага агляду літаратуры і апытання двух (2) дасведчаных хімікаў палімераў было ўстаноўлена, што тэхналогія канчатковай групы, неабходная для ініцыявання палімерызацыі Smart Macromonomer, у асяроддзі цэментавай пасты не была выяўлена і не апублікавана. Адметнай рысай гэтай прапановы з'яўляецца канчатковая група, а таксама палімерызацыя ўнутры цэментавай пасты. Як было паказана ў папярэдніх раздзелах, цэментавае асяроддзе значна адрозніваецца ад сучасных тэхналогій полимеризации PCP. Прапануецца другое прапанову, якое можа быць выкарыстана для ўзмацнення ўласцівасцей бетонных кампазітаў, хоць маніпуляцыя з РСР спалучаецца з тэхналогіямі аптымізацыі.

Другасная прапанова

Другая прапанаваная прапанова вызначае магчымасць спалучэння канцэпцый шчыльнасці ўпакоўкі, якія выкарыстоўваюцца ў сістэмах аптымізацыі бетону, да сістэмы розных ПКП, якія знаходзяцца ў растворы. Падобныя канцэпцыі былі выкарыстаны падчас магістарскай дысертацыі аўтара аб выкарыстанні нана-крэмнія ў працэсе гідратацыі цэменту.

Канцэпцыя градацыі такая. Мяркуючы дадзены аб'ём, калі пэўная структура з нейкай адвольнай геаметрыяй і вядомай шчыльнасцю запаўняецца ў аб'ём; можна вызначыць індэкс сітаватасці запоўненага аб'ёму. Уключаючы вялікія і меншыя памеры адной і той жа адвольнай геаметрычнай формы (і некалькі розных формаў), сітаватасць можа быць зніжана. Спалучэнне памераў, што прыводзіць да самага нізкага індэкса сітаватасці і масы на аб'ём, максімальна павялічвае колькасць плошчы паверхні і месцаў ядзернасці для спалучэння адвольных формаў. Гэтая канцэпцыя прымяняецца да канцэпцыі PCP у гэтым другім сказе.

Структура PCP будзе падзелена на шырокую градацыю даўжыні задняй косткі і шчыльнасці прышчэпкі. Мадэль эксперыментаў можа спалучацца з тым жа сінтэзам мікраструктуры PCP і эксперыментаваннем, праведзеным групай Winnerfeld. У мадэлі Doehlert будуць прызначаныя максімальныя і мінімальныя значэнні трох параметраў: даўжыня косткі назад, шчыльнасць прышчэпкі і даўжыня прышчэпкі. Зыходзячы з гэтых экстрэмалаў, трынаццаць градацый будуць вылічаныя на аснове мадэлі эксперыментаў. Трынаццаць градацый PCP будуць аб'яднаны ў сумесі раствораў і выпрабаваны для вызначэння найбольш эфектыўнага спалучэння сыравіны і структуры названых матэрыялаў, каб атрымаць найлепшыя ўласцівасці вадкасці на працягу найбольш доўгага часу. Гэтая ж мадэль будзе паўтарацца з нізкім, умераным і высокарастваральным шчолачным цэментам.

Выказана гіпотэза, што аптымальная градацыя PCP будзе адпавядаць самай шырокай градацыі даўжыні і шчыльнасці. Чым большая даступнасць розных малекулярных структур PCP падчас працэсу гідратацыі цэменту, тым хутчэй стэрычныя адштурхвальныя сілы будуць ініцыяваць дэфакуляцыю, і тым даўжэй будзе доўжыцца спад часу. Для палягчэння рэалагічнага асяроддзя, спрыяльнага для ўсеагульнага змешвання, неабходна ўключыць у раствор дастатковую колькасць PCP з доўгай і кароткай ланцугом. Шырокае нараджэнне ПСП з доўгай і кароткай ланцугом выкарыстоўваецца для забеспячэння магчымасці дысперсіі PCP у дысперсію высокай, сярэдняй і нізкарастваральнай шчолачнай паверхні CP без перанасычэння сістэмы адным памерам.

Выснова

Мэтай гэтага даклада было азнаёміць з выкарыстаннем канкрэтнага тыпу палімернай навукі ў самым папулярным будаўнічым матэрыяле - бетоне. ПХФ - гэта хімічныя дабаўкі, якія прапануюць бетонным спажыўцам сродкі для зніжэння ўтрымання вады (павялічваючы трываласць отвержденія), адначасова павялічваючы тэхналагічнасць бетону ў свежым стане. У цяперашні час PCP патрабуе пастаянных мадыфікацый з-за пастаянна змяняецца ўтрымання растваральных шчолачаў у цэментах. Першая прапанова гэтага праекта прадугледжвала распрацоўку і выкарыстанне Smart Macromonomer, які б палімерызаваўся ў цэментавай матрыцы ў Smart PCP. Разумны макраманомер эфектыўна стане хімічнай дамешкай "адзін памер для ўсіх". Было вызначана, што сучасныя тэхналогіі абмяжоўваюць верагоднасць пабудовы прапанаванага Smart Macromonomer. Другая прапанова прапануе магчымасць выкарыстання наяўнай у цяперашні час тэхналогіі PCP для распрацоўкі новай кампазіцыйнай сістэмы PCP, якая магла б прапанаваць градацыйныя структуры PCP для павышэння ўласцівасцей бетоннай вадкасці. Гэтая сістэма забяспечыла б дастаткова стэрычных месцаў адштурхвання на працягу ўсяго працэсу гідратацыі цэменту без перанасычэння адной структуры. Палімерная хімія адкрыла прарыў у тэхналогіі бетону.

Будучыя магчымасці, якія палімерная навука прапануе бетоннай прамысловасці, абмяжоўваюцца толькі інструментамі ў нашых руках і праектамі нашай фантазіі.

ЛІТАРАТУРА

  1. Д. Дарвін, Э.Г. (1998). "Прадукт з даданнем цэменту". Патэнт Злучаных Штатаў, Упраўленне USP, выд., Патэнтнае ведамства ЗША, ЗША, 1–7.
  2. Э. Сакай, А. І., А. Ота. (2006). "Новыя тэндэнцыі ў развіцці хімічных дабавак у Японіі". Перадавыя тэхналогіі бетону, 4, 211–223.
  3. Ф. Виннерфельд, С. Б., Дж. Пакуш, Т. Гоц. (2007). "Уплыў малекулярнай архітэктуры грабяніцкіх суперпластыфікатараў на іх працу ў цэментных сістэмах". Цэмент і бетонныя кампазіты, 29, 251–262.
  4. Грам, А. (2009). "Лічбавае мадэляванне самоуплотняющихся потокаў бетону". Аддзел канструктыўнага праектавання і масты, 99, 1–72.
  5. Х. Учыкава, Ш. DS (1996). "Роля стэрычных адпужвальных сіл у рассейванні цэментавых часціц у свежай пасце, прыгатаванай з арганічнай дамешкай". Даследаванні цэменту і бетону, 27, 37–50.
  6. Іштван, А. (2006). "Эвалюцыя суперпластыфікатараў. Новыя магчымасці ў бетоннай прамысловасці". Н-1117.
  7. J. Plank, KP, N. Zouaoui, PR Andres, C. Schaefer. (2008). "Сінтэз і прадукцыйнасць метапласта на эфіры акрылавых суперпластыфікатараў на аснове полікарбаксілату, якія маюць бакавыя ланцужкі з гидроксиконцилированным полі (этиленгликолем)". Даследаванне цэменту і бетону, 38, 1210–1216.
  8. Мур, Д. (1995). Рымскі пантэон: Урачыстасць бетону, Універсітэт Гуама.
  9. Нэвіл, AM (2005). Уласцівасці бетону, Prentice Hall.
  10. Р. Флатт, YH (2001). "Спрошчаны погляд на хімічнае ўздзеянне, абуральнае дзеянне суперпластыфікатараў". Даследаванне цэменту і бетону, 31, 1169–1176.
  11. S. Mindess, JY, D. Darwin. (2003). Бетон, Prentice Hall ..
  12. Stephens, J. (1956). Дамба Гувера, амерыканскі прыгод, Універсітэт Аклахомы.