การแก้ปัญหาสารลดน้ำเพื่อแก้ปัญหาซีเมนต์หลายอย่าง

ซีเมนต์อัลคาไลสูง
อัลคาไลที่ละลายน้ำได้ในซีเมนต์มักจะแสดงเป็น Na₂O เทียบเท่า และส่วนใหญ่มาจากดินเหนียวและสารผสมที่ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ อัลคาไลที่ละลายน้ำได้ในปริมาณที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มความชุ่มชื้นของซีเมนต์ ซึ่งเอื้อต่อการพัฒนากำลังคอนกรีตตั้งแต่เนิ่นๆ การทดลองแสดงให้เห็นว่าความลื่นไหลของคอนกรีตซีเมนต์เพิ่มขึ้นเมื่อมีปริมาณด่าง อย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณอัลคาไลถึงระดับหนึ่ง การให้ความชุ่มชื้นของซีเมนต์จะเร่งอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้ความไหลของซีเมนต์เพสต์ลดลงอย่างมาก ผลกระทบของการทำให้เป็นพลาสติกของสารลดน้ำลดลงอย่างเห็นได้ชัด นำไปสู่การสูญเสียการตกตะกอนที่มากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปสำหรับคอนกรีตที่ใช้ในงานคอนกรีตผสมเสร็จและคอนกรีตแบบปั๊มได้

สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้คืออัลคาไลในซีเมนต์เร่งการละลายของไตรแคลเซียมอะลูมิเนต (C3A) เมื่อมียิปซั่มเป็นตัวควบคุมการตั้งค่า ผลึก AFt จะก่อตัวอย่างรวดเร็วและห่อหุ้มพื้นผิวของ C3A ยับยั้งการให้ความชุ่มชื้นโดยตรงกับแคลเซียมอะลูมิเนต และปรับปรุงความลื่นไหลของซีเมนต์เพสต์

อย่างไรก็ตาม ปริมาณอัลคาไลที่มากเกินไปจะทำให้เกิดผลึก AFt จำนวนมากในระยะเริ่มแรก ทำให้ความไหลลื่นลดลง และทำให้สารลดน้ำมีประสิทธิภาพน้อยลง ลักษณะนี้โดดเด่นด้วยประสิทธิภาพในการลดน้ำที่ไม่เพียงพอ ผลกระทบจากการเกิดพลาสติกที่ไม่ดี และการสูญเสียการตกตะกอนที่สูงขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อใช้ซีเมนต์อัลคาไลสูง สารลดน้ำที่มีซัลเฟตต่ำจะแสดงประสิทธิภาพต่ำ ในทางกลับกัน สารลดน้ำที่มีปริมาณซัลเฟตสูง (เช่น ปริมาณโซเดียมซัลเฟตมากกว่า 20%) แสดงให้เห็นความสามารถในการปรับตัวที่ดีขึ้นอย่างมาก

การปรับปรุงนี้เกิดขึ้นเนื่องจากสารลดน้ำที่มีซัลเฟตต่ำมี CaSO4 ที่ละลายได้ง่าย ก่อนที่ยิปซั่มในซีเมนต์จะละลาย SO3 ที่มีนัยสำคัญนั้นมีอยู่แล้วในน้ำ โดยทำปฏิกิริยากับ C3A เพื่อสร้างผลึก AFt ป้องกันการก่อตัวของแคลเซียมอะลูมิเนต และลดการสูญเสียของเหลว สารลดน้ำที่มีโซเดียมซัลเฟตสูงเหมาะสำหรับซีเมนต์ที่มีความเป็นด่างสูงมากกว่า สารลดน้ำที่ใช้โพลีคาร์บอกซิเลทหลายชนิดมีระดับ pH ต่ำ และเมื่อรวมกับสารชะลอความเป็นกรด เช่น กรดซิตริก สารเหล่านี้ประสบปัญหาในการปรับให้เข้ากับซีเมนต์อัลคาไลสูง สารเติมแต่งที่เป็นกรดจะทำให้ด่างเป็นกลางอย่างรวดเร็ว โดยปล่อยความร้อน ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นและเร่งความชุ่มชื้นของซีเมนต์ ส่งผลให้สภาพคล่องไม่ดีและสูญเสียการตกต่ำอย่างรวดเร็ว ในทางกลับกัน สารหน่วงอัลคาไลน์สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาเหล่านี้ได้

ซีเมนต์ขาดซัลเฟอร์อัลคาไลต่ำ
ปริมาณอัลคาไลที่ละลายได้ที่เหมาะสมที่สุดในซีเมนต์โดยทั่วไปจะอยู่ที่ {{0}}.4%-0.6% ซีเมนต์ที่มีอัลคาไลน้อยกว่า 0.4% เรียกว่าซีเมนต์อัลคาไลต่ำ อัลคาไลที่ละลายน้ำได้มักปรากฏเป็นเกลือซัลเฟต ดังนั้นซีเมนต์อัลคาไลต่ำจึงเรียกว่าซีเมนต์ขาดซัลเฟอร์

เมื่อผสมปูนซีเมนต์อัลคาไลต่ำกับสารลดน้ำ การไหลมักจะไม่ดี การเพิ่มปริมาณของสารลดน้ำทำให้มีการปรับปรุงที่จำกัด และมักทำให้ปัญหารุนแรงขึ้น เช่น การตกเลือด ความสม่ำเสมอของคอนกรีตที่ไม่ดี และการสูญเสียการตกต่ำอย่างรวดเร็ว สารลดน้ำทั่วไปไม่สามารถปรับตัวเข้ากับซีเมนต์ที่ขาดซัลเฟอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้ว่าจะมีปริมาณสารหน่วงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญก็ตาม

สาเหตุของความไม่เข้ากันนี้อยู่ที่ SO3 ที่ไม่เพียงพอในซีเมนต์ ซึ่งไม่สามารถระงับความชุ่มชื้นของ C3A ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้นำไปสู่การดูดซับสารเติมแต่งด้วย C3A อย่างรวดเร็วและมากเกินไป ส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำให้เป็นพลาสติกของสารลดน้ำลดลง การเสริมอัลคาไลที่ละลายน้ำได้ (เช่น ซัลเฟต) เป็นวิธีการแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพเพียงอย่างเดียว เพียงเพิ่มปริมาณสารหน่วงก็มีผลเพียงเล็กน้อย

ปูนซีเมนต์ผสมสูง
ตามมาตรฐานซีเมนต์ของจีน สามารถเติมส่วนผสมจำนวนมาก เช่น เถ้าลอย ปอซโซลาน ตะกรัน และหินปูนบดละเอียดลงในซีเมนต์ได้ สารผสมเหล่านี้แตกต่างกันไปตามกิจกรรม ความต้องการน้ำ ปริมาณแร่ธาตุ และคุณสมบัติในการดูดซับ ซึ่งส่งผลต่อความเข้ากันได้ของสารเติมแต่งกับซีเมนต์

เถ้าลอยคุณภาพสูงควรมีการออกฤทธิ์สูง (ปริมาณ SiO2 และ Al2O3 ที่มีปฏิกิริยาสูง) การสูญเสียการติดไฟ (LOI) ต่ำ ขนาดอนุภาคละเอียด และความต้องการน้ำต่ำ LOI ซึ่งระบุปริมาณคาร์บอนที่ไม่เผาไหม้ในเถ้าลอยมีผลกระทบมากที่สุดต่อความเข้ากันได้ของสารเติมแต่ง ปริมาณคาร์บอนที่สูงขึ้นจะลดสมรรถนะของคอนกรีตโดยการเพิ่มความต้องการน้ำและการไหลเวียน ส่งผลให้การหดตัวผิดรูปมากขึ้น และทำให้พันธะระหว่างซีเมนต์เพสต์และมวลรวมอ่อนลง

คาร์บอนที่ยังไม่เผาไหม้ในเถ้าลอยยังสร้างฟิล์มที่ไม่ชอบน้ำบนพื้นผิวอนุภาค ขัดขวางการซึมผ่านของน้ำ และลดการเกิดปฏิกิริยาของเถ้าลอย คาร์บอนยังแข่งขันกับซีเมนต์เพื่อดูดซับสารเติมแต่ง ซึ่งส่งผลต่อการไหลของซีเมนต์เพสต์ โซลูชันประกอบด้วยการเพิ่มปริมาณสารเติมแต่งและการใช้สารกักเก็บอากาศคุณภาพสูงร่วมกัน ฟองอากาศที่ละเอียดและสม่ำเสมอสามารถลดผลกระทบด้านลบของเถ้าลอยที่มีปริมาณคาร์บอนสูงได้

ตะกรันซีเมนต์ที่มีปริมาณอะลูมิเนตสูง มักจะต้องใช้ยิปซั่มเพิ่มเติมเพื่อควบคุมการตั้งค่า กระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ทั่วไปอาจทำให้การขาดซัลเฟอร์ในตะกรันซีเมนต์รุนแรงขึ้น สารลดน้ำที่มีซัลเฟตสูง รวมกับสารกักอากาศที่มีคุณภาพ ให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นสำหรับซีเมนต์ดังกล่าว

ซีเมนต์ที่มีปริมาณ C3A สูง
ซีเมนต์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย C3S, C2S, C3A และ C4AF โดยมีกิจกรรมการดูดซับอยู่ในอันดับ C3A > C4AF > C3S > C2S C3A มีความสามารถในการดูดซับสารลดน้ำสูงสุด เมื่อปริมาณ C3A เพิ่มขึ้น ความไหลของคอนกรีตจะลดลง และการสูญเสียการตกต่ำเมื่อเวลาผ่านไปจะเพิ่มขึ้น

C3A ที่มากเกินไป (มากกว่า 8%) ส่งผลเสียต่อการไหลของคอนกรีตโดยการใช้สารลดน้ำส่วนใหญ่ ส่งผลให้มีสารไม่เพียงพอที่จะกระจายส่วนประกอบแร่อื่นๆ เช่น C3S การทดสอบแสดงให้เห็นว่าการเติม SO3 (ผ่านสารลดน้ำที่มีซัลเฟตสูง) หรือการใช้สารหน่วงกรดไฮดรอกซิลคาร์บอกซิลิกร่วมกันสามารถระงับความชุ่มชื้นและการดูดซับ C3A ได้ สารหน่วงแอลกอฮอล์หลายชนิดมีประสิทธิภาพน้อยกว่า

สารลดน้ำต้นทุนต่ำที่มีปริมาณเพิ่มขึ้นยังสามารถตอบสนองความต้องการ C3A ขณะเดียวกันก็ปรับปรุงความลื่นไหลของส่วนประกอบอื่นๆ เช่น C3S เนื่องจากตัวแทนดังกล่าวมีความคุ้มค่า จึงไม่ทำให้ค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นมากนัก