Per tutta la vita del calcestruzzo, l'acqua ha un'importanza centrale:
-È un ingrediente essenziale nella miscelazione, polimerizzazione e Harding del calcestruzzo;
-Il suo scambio con l'ambiente circostante provoca il restringimento del calcestruzzo indurito, il rigonfiamento e possibilmente la fessurazione;
-La sua presenza nel calcestruzzo indurito influenza la resistenza e lo scorrimento;
-Svolge un ruolo centrale nel deterioramento causato dall'azione del gelo o dalle reazioni alcali-silice.
Ovviamente, il controllo dell'acqua è importante per il calcestruzzo. Questo articolo fornisce una panoramica di alcune delle opportunità offerte dall'uso di polimero super assorbente (SAP) per ottenere tale controllo. Parti dell'articolo provengono da una pubblicazione precedente.
Quando SAP è esposto all'acqua, si gonfiano e quando successivamente sono sottoposti ad essiccazione, si restringono reversibilmente. Queste proprietà chiave per l'essiccazione, si restringono in modo reversibilmente. Le proprietà chiave possono essere utilizzate attivamente in relazione al calcestruzzo.
Un SAP può garantire una polimerizzazione interna dell'acqua molto efficiente, che è definita come "incorporazione di un agente di polimerizzazione che funge da serbatoio interno di acqua, rilasciandolo gradualmente man mano che il calcestruzzo si asciuga". 7 L'indurimento interno con acqua è stato utilizzato per decenni per promuovere l'idratazione del cemento e per controllare il ritiro del calcestruzzo
Dal punto di vista della forza, l'aggiunta di SAP al calcestruzzo ha due effetti opposti: mentre il SAP genera vuoti nel calcestruzzo e quindi riduce la resistenza, la stagionatura dell'acqua interna fornita dal SAP migliora il grado di idratazione e quindi aumenta forza. Quale di questi due effetti è dominante dipende dal rapporto acqua-cemento (w/c), dalla maturità del calcestruzzo e dalla quantità di aggiunta SAP. L'effetto totale sembra essere descritto bene con i modelli esistenti, come il concetto di rapporto gel-spazio. In particolare, ad un livello elevato di w/c (0,45), l'aggiunta SAP ha un effetto molto ridotto sull'idratazione e quindi generalmente riduce la forza di compressione. A un basso w/c (<0.45), SAP addition may increase the compressive strength. sap="" addition="" may="" increase="" the="" compressive=""></0.45), SAP addition may increase the compressive strength.>
Il restringimento del calcestruzzo dovuto alla perdita di acqua verso l'ambiente circostante è una nota causa di fessurazione sia in plastica che in stato indurito. Questo tipo di fessurazione può essere efficacemente mitigato rallentando o prevenendo la perdita d'acqua. Agendo come fonte d'acqua, i SAP possono potenzialmente essere utilizzati in relazione a questo, ma questi tipi di restringimento sono fondamentalmente fenomeni legati alla superficie e può essere difficile concentrare l'azione del SAP verso questa interfaccia. Il restringimento automatico è un fenomeno strettamente connesso con il calcestruzzo ad alte prestazioni. Il restringimento autogeno può portare a fessurazioni e influire sulla resistenza, la durata e l'estetica del calcestruzzo. Questa è stata una sfida tecnologica che ha limitato l'uso di calcestruzzo ad alte prestazioni. SAP aggiunto a una miscela di calcestruzzo durante la miscelazione consente il controllo attivo delle proprietà geometriche e termodinamiche della fase dell'acqua. L'acqua nelle inclusioni SAP formate è essenzialmente acqua libera, e le dimensioni e la forma delle inclusioni sono regolate dalle particelle SAP inizialmente aggiunte. L'intrappolamento dell'acqua può quindi essere considerato una distribuzione ingegnerizzata della fase dell'acqua.
I SAP possono anche essere utilizzati come mezzo per progettare la struttura dei pori dei materiali cementitious. Durante l'idratazione del cemento, le particelle SAP si restringono e lasciano vuoti pieni di gas. Questo può essere potenzialmente utilizzato per l'ingresso dell'aria controllata per migliorare la resistenza al gelo del calcestruzzo. Il metodo normalmente utilizzato per la formazione dell'aria è collegato a una serie di notevoli difficoltà tecnologiche, tra cui la coalescenza delle bolle d'aria nel calcestruzzo fresco, la perdita d'aria durante le vibrazioni o le pompe, e i problemi di compatibilità tra admisce e admiscezioni per la riduzione dell'acqua ad alta gamma. L'uso di SAP offre la possibilità di controllare attivamente l'aria intrappolata nel calcestruzzo temprato, incluso il contenuto totale di aria, la spaziatura delle bolle d'aria e le dimensioni (e persino la forma) delle singole cavità – ci riferiamo a questo come intrappolamento dell'aria ingegnerizzata del calcestruzzo.
L'aggiunta di SAP secco durante la miscelazione comporta un notevole cambiamento nella reologia del calcestruzzo fresco se non viene aggiunta acqua extra per compensare l'assorbimento di SAP. Ad esempio, con un assorbimento d'acqua di circa 15 g/g di SAP secco, l'aggiunta di appena lo 0,4% di SAP rispetto al peso del cemento porterà ad un abbassamento del w/c libero di 0,06. Questa variazione in w/c farà triplicare lo stress da snervamenti e la viscosità plastica aumenterà del 25% per il calcestruzzo con un w/c iniziale di 0,4. Oltre a questo puro effetto legante per l'acqua, un ulteriore aumento dello stress da snervamento e della viscosità plastica sarà causato dalla presenza fisica delle particelle SAP gonfie. Se l'effetto ispessimento causato dal SAP è indesiderato, può essere mitigato dall'aggiunta di mescolanze plastificanti. Ad esempio, l'effetto ispessimento associato all'assorbimento di acqua da parte del SAP può essere particolarmente utile per la concrezione a miscela umida, un processo che può avere una serie di difficoltà tecnologiche. Per consentire il pompaggio di normali miscele di calcestruzzo, è necessario un crollo elevato. Tuttavia, per ridurre al minimo il rimbalzo e consentire un corretto spessore di accumulo durante la concrezione, è necessario un crollo basso. In pratica, il produttore del calcestruzzo potrebbe dover bilanciare su una lama di coltello e mantenere il crollo a 80 mm (3 pollici). Oltre ad esercitare un controllo preciso del crollo del calcestruzzo fresco, è normalmente necessario aggiungere una mescolanza che accelera l'insieme all'ugello. Sfortunatamente, l'admixture che accelera il set porta a marcate riduzioni della resistenza alla compressione a lungo termine. Il concetto di utilizzare SAP per regolare il crollo del calcestruzzo proiettato a miscela umida è stato testato nella pratica. Il SAP secco è stato aggiunto all'ugello e il suo rapido assorbimento di acqua ha dimostrato di creare un cambiamento di viscosità durante il posizionamento, che ha permesso l'accumulo di strati spessi senza l'uso di messture che accelerano il set. Quest'ultimo vantaggio è particolarmente intrigante perché è molto difficile controllare l'intrappolamento dell'aria del calcestruzzo proiettato posizionato. Man mano che viene posizionato il calcestruzzo proiettato, si verificheranno importanti cambiamenti nella struttura del vuoto d'aria se si basa su una normale mescella che intrappola l'aria. Con i RIP, tuttavia, è possibile progettare con precisione la struttura finale aria-vuoto, che non sarà influenzata dalla procedura di pompaggio e posizionamento.