Polikarboksilik superplastifikatorning adsorbsion-dispersiyasi

Tsement pastasi tizimlarining beqarorligi ularning katta interfasial maydonlari va interfasial energiyalaridan kelib chiqadi, bu esa interfeyslarning o'z-o'zidan qisqarishi va zarrachalar aglomeratsiyasi tendentsiyasiga olib keladi. Boshqa tomondan, dispers fazali zarrachalarning kichik o'lchamlari ularni cho'ktirishga to'sqinlik qilishi mumkin bo'lgan Brownian harakati uchun sezgir qiladi, ammo to'qnashuvlar sodir bo'lganda, ular agregatsiyani tezlashtiradi. Hidrofilik bo'lgan tsement zarralarining sirtlari zarrachalar agregatsiyasini samarali ravishda oldini oladigan solvatlangan qatlam bilan qoplangan. Bundan tashqari, aksariyat zarrachalar sirtlari elektr zaryadiga ega bo'lib, zarralar o'rtasida elektrostatik itarilish hosil qiladi va bu ularning birikishini qiyinlashtiradi. Zarrachalar yuzasida ba'zi solvatlangan qatlamlar yo'qolganda, zarralar orasidagi molekulyar tortishish kuchlari flokulyatsiyalangan tuzilmalarning paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin va ular ichida katta miqdordagi aralash suvni ushlab turadi.

Superplastiklashtiruvchi qo'shilgandan so'ng, tsement pastasi bir xil tarqalgan strukturani namoyon qiladi. Buning sababi shundaki, superplastifikatorning hidrofobik guruhlari tsement zarralari yuzasiga yo'nalishda adsorbsiyalanadi, gidrofil guruhlari suvli eritmaga qaragan holda molekulyar adsorbsion membranani hosil qiladi. Bu suvning sirt tarangligini LV, qattiq-suyuqlik oraliq tarangligini SL va suvning tsement zarralari bilan aloqa qilish burchagi thni pasaytiradi, shu bilan uning namlanishini oshiradi va tizimning fazalararo energiyasini kamaytiradi. Bundan tashqari, suvning tsement zarralari teshiklariga kirish tezligini oshiradi, bu superplastifikatorning qattiq interfeyslarda adsorbsiyasi uchun foydalidir va zarrachalar aglomeratlarining tarqalishi va parchalanishiga yordam beradigan qo'shimcha effektlarni yaratadi.

2.2 Namlash va moylash effektlari

Suv tsement bilan aralashtirilganda, zarrachalar sirtlari namlanadi va namlanish darajasi yangi aralashtirilgan betonning ish faoliyatini sezilarli darajada ta'sir qiladi. Diffuziya tabiiy ravishda sodir bo'lganda, sirt bo'sh energiyaning qisqarishini Gibbs tenglamasi yordamida hisoblash mumkin:

dG= cw dSdG=\gamma_{cw} \, dSdG= cw​dS

Bu erda dGdGdG - sirtning erkin energiyasining o'zgarishi, cw\gamma_{cw} cw​ - tsement-suv interfeysidagi oraliq kuchlanish va dSdSdS - namlangan maydonning o'zgarishi. Buni integratsiya qilish quyidagilarni beradi:

G= cw S+CG=\gamma_{cw} \, S + CG= cw​S+C

If the free energy of a certain moment in the system is constant, then γcw\gamma_{cw}γcw​ is inversely proportional to SSS. Therefore, the addition of a superplasticizer not only effectively disperses cement particles but also increases the hydration area of cement particles due to its wetting effect, influencing the hydration rate of cement. Water must satisfy the condition γsv−γsl−γlv>0\gamma_{sv} - \gamma_{sl} - \gamma_{lv} > 0γsv​−γsl​−γlv​>0 tsement zarralari yuzasiga yoyish uchun. Odatda, suv umumiy suyuqliklar orasida eng yuqori sirt tarangligiga ega bo'lib, uning kam energiyali sirtlarga tarqalishini oldini oladi. Superplastifikatorning qo'shilishi suvning sirt tarangligini sezilarli darajada pasaytiradi, shu bilan birga qattiq-suyuqlik oraliq tarangligini pasaytiradi, bu esa past energiyali sirtlarda o'z-o'zidan tarqalishini ta'minlaydi.

Superplastikizatorlar odatda anion sirt faol moddalardir. Ularning suvli eritmasi tsement zarralari yuzasi bilan aloqa qilganda, superplastifikatorning gidrofil guruhlari elektrostatik o'zaro ta'sir tufayli tsement zarralari yuzasiga adsorbilanadi, hidrofobik guruhlar esa suvli fazaga yo'naltiriladi. Superplastifikator kontsentratsiyasi ortishi bilan adsorbsiyalangan miqdor ko'tariladi, sirt zaryadlari neytrallanadi, hidrofobik hududlarning joylashuvi yanada ixcham bo'ladi va sirtning hidrofobikligi oshadi, bu esa yuqori aloqa burchagiga olib keladi.

Tsement zarralari yuzasiga adsorbsiyalangan gidrofil guruhlar suv molekulalari bilan osongina vodorod aloqalarini hosil qiladi. Tsement zarrachalariga yetarli darajada superplastifikator adsorbsiyalangandan so'ng, suv molekulalaridagi gidrofil guruhlar va vodorod aloqalari o'rtasidagi o'zaro ta'sir, suv molekulalari orasidagi vodorod bog'lanishi bilan birgalikda tsement zarralari orasida barqaror solvatlangan suv plyonkasi hosil qiladi. Ushbu plyonka tsement zarralari orasidagi to'g'ridan-to'g'ri aloqani oldini oladi va ular orasidagi soqolni ta'minlaydi. Bundan tashqari, superplastifikator qo'shilganda, superplastifikator tomonidan adsorbsiyalangan molekulyar plyonka bilan o'ralgan pasta tizimiga ba'zi kichik pufakchalar ham kirishi mumkin. Bu pufakchalar tsement zarralaridagi adsorbsion plyonka bilan bir xil elektr zaryadini olib yuradi va pufakchalar va tsement zarralari orasidagi elektrostatik repulsiya tsement zarrachalarining tarqalishini kuchaytirib, ularning sirpanish qobiliyatini oshiradi.