Hydrofilowość miarą efektywności działania superplastyfikatora

• Autorzy: Janowska-Renkas E.

Warianty tytułu

EN

Hydrophilicity as a measure of the efficiency of the superplasticisers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań budowy strukturalnej superplastyfikatorów nowej generacji stosowanych w technologii betonu. Badania struktury superplastyfikatorów przeprowadzono na próbkach przy wykorzystaniu chromatografii żelowej (GPC) oraz fourierowskiej spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni (FTIR). Przedstawiono wyniki badań wpływu tych superplastyfikatorów na właściwości reologiczne zaczynów cementowych. Wykazano, że skuteczność działania superplastyfikatora (zmniejszenie lepkości plastycznej) wzrasta z: zawartością polimeru superplastyfikatora w całkowitej masie posyntezowej próbki produktu technicznego, masą molową wagowo- średnią (Mw) polimeru superplastyfikatora, obecnością wolnych grup karboksylowych lub bezwodnikowych w polimerze oraz hydrofilowością polimeru superplastyfikatora: określoną stosunkiem absorbancji hydrofilowych grup eterowych do hydrofobowych grup estrowych w łańcuchu polimerowym. Powyższe stwierdzono dla superplastyfikatorów pochodnych kawasów: akrylowego (SP-A1 i SP-A2) i maleinowego (SP-M2 i SP-M1). Skuteczność działania superplastyfikatorów maleje wraz ze wzrostem zawartości wolnych, nieprzereagowanych z kwasami lub bezwodnikiem poli(glikoli etylenowych) PEG. Wykazano, że superplastyfikatory pochodne bezwodnika maleinowego (SP-M1 i SP-M2) o większej hydrofilowości (wykazanej badaniami strukturalnymi) charakteryzują się większą skutecznością działania niż superplastyfikatory pochodne kwasu akrylowego (SP-A1 i SP-A2).

EN

This paper presents the results of chemical structural investigations of four new-generation superplasticizers (denoted here as SP-A through SP-M2) used in concrete production engineering. The commercial product samples, the gel permeation chromatography (GPC) and the Fourier-Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) test methods were applied to the research. The effect of superplasticizers on the rheological properties of cement pastes was tested. The performance of a superplasticizer, i.e. the reduction of plastic viscosity, was demonstrated to be enhanced by: hydrophilicity of the SP polymer –understood as the ratio of hydrophilic ethers to hydrophobic esters in the polymer chain, SP polymer content in the bulk of the commercial product sample, weight-average molecular weight (Mw) of the SP polymer. The above relations were confirmed for the studied superplasticizers– the derivatives of: acrylic acid (SP-A1 and SP-A2) and maleic acid (SP-M2 and SP-M1). The efficiency of superplasticizers was found to decrease with the contents of the free poly(ethylene glycols) (PEGs) which remained unreacted with acids and/or anhydride. The superplasticizers based on the maleic anhydride derivatives (SP-C and SP-D) proved to be more efficient and to slow down the hydration process to a much higher extent than the superplasticizers – acrylic acid derivatives (SP-A1 and SP-A2).

Słowa kluczowe

PL

cement; reologia; superplastyfikator; struktura chemiczna SP; hydrofilowość SP

EN

cement; rheology; superplasticizers; chemical structure SP; hydrophilicity of SP; polymer

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Budownictwo i Architektura
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 12, nr 3
• Strony: 169--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Janowska-Renkas E.

• Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych, Wydział Budownictwa, Politechnika Opolska

Bibliografia

• 1 Capolla L., Erali E., Troli and Collepardi M. Blending of acrylic superplasticizer with naphtalene, melamine or lignosulfonate-based polymers, ibidem. Cement and Concrete Research (1997) 203-224.
• 2 Borsoi A., Collepardi S, Copolla L., Troli R., Collepardi E.M., Advances in superplasticizers for concrete mixtures. Il Cemento 69 3 (1999) 234-244.
• 3 Janowska-Renkas E., Traditional and new superplasticizers as rheological properties of cement pastes modifiers. Reology-theort and application, EKMA, Warszawa, (2011) pp. 105-124.
• 4 Kurdowski W., Chemia cementu i betonu. PWN, Warszawa 2010.
• 5 Ran Q., Somasundaran P., Miao C., Liu J., Wu S., Shen J., Effect of the length of the side chains of comb-like copolymer dispersants on dispersion and rheological properties of concentrated cement suspensions. Journal of Colloid and Interface Science 336 2 (2009) 624-633.
• 6 Uchikawa H., Hanechara S., Sawaki D., The role of steric repulsive force in the dispersion of cement particles with organic admixtures. Cement and Concrete Research 37 (1997) 27.
• 7 Zingg A., Winnefeld F., Holzer L., Pakusch J., Becker S., Figi R., et. al. Interaction of polycarboxylate-based superplasticizers with cements containing different C3A amounts. Cement and Concrete Composites 31 (2009) 153-162.
• 8 Plank J., Pöllmann K., Zouaoui N., Andres P.R. and Schaefer C., Synthesis and performance of methacrylic ester based polycarboxylate superplasticizers possessing hydroxy terminated poly(ethylene glycol) side chains. Cement and Concrete Research 38 10 (2008) 1210-1216.
• 9 Uchikawa H., Sawaki D., Hanehara S., Influence of kind and added timing of organic admixture on the composition, structure and property of fresh cement pastes. Cement and Concrete Research 25 (1995) 353-364.
• 10 Kim B.G., Jiang S., Jolicoeur C., Aitcin P.-C., The adsorption behavior of PNS superplasticizer and its relation to fluidity of cement paste. Cement and Concrete Research 30 (2000) 887-893.
• 11 Kissa E., Dispersions: Characterization, testing, and measurement. Surfactant Science, Yamada K., Takahashi T., Hanehara S., Matsuhisa M., Effects of the chemical structure on the properties of polycarboxylate-type superplasticizer. Cement and Concrete Research 30 (2000) 197–200.
• 12 Hanna E., Lake K., Perraton D., Aitcin P.-C., Rheological behavior of Portland cement paste in the presence of a superplasticizer, Malhotra V.M., (Ed.) 3rd International Conference on Superplasticizers and other Chemicals Admixtures in Concrete. 171-188 ACI, Ottawa. SP-119 1989.
• 13 Yamada K., Takahashi T., Ogawa S., Hanehara S., Molecular structure of the polycarboxylate-type superplasticizer having tolerance to the effect of sulfate ion. Cement and Concrete Science & Technology 2000; 54: 79–86.
• 14 Grzeszczyk S., Sudoł M., Effect of the chemical structures of superplasticizers upon the rheological properties of cement pastes. Seventh Canmet/ACI International Conference on Superplasticizers and other Chemical Admixtures in Concrete, Berlin, Supplementary papers (2003) 363-377.
• 15 Yamada K., Ogawa S., Hanehara S., Controlling of the adsorption and dispersing force of polycarboxylate-type superplasticizer by sulfate ion concentration in aqueous phase. Cement and Concrete Research 31 (2001) 375-383.