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聚羧酸减水剂对混凝土气泡的影响new

添加日期:2017/5/18 16:56:29   作 者:时磊  来源:   浏览次数:

 

摘要:

聚羧酸减水剂作为第三代高性能减水剂的代表,是当今减水剂行业发展的主导方向。聚羧酸减水剂主要由减水成分、缓凝成分、引气成分等组成。其中的引气成分由于聚羧酸系减水剂在生产过程中往往会保留一些降低表面张力的表面活性成分,因此它具有一定的引气性。本文分析引气组分对混凝土性能的影响,也即混凝土中掺入聚羧酸减水剂后引入微气泡对混凝土的影响。结合了聚羧酸系高效减水剂的发展历程、分类、性能特点、发展过程中所存在的问题及今后的发展趋势,对聚羧酸减水剂的特性和应用展开了综述并提出建议。

 

关键字:高效减水剂,引气组分,微气泡,混凝土性能

 

1 前言

 

随着现代建筑行业的飞速发展,混凝土科学技术也在不断更新发展,而外加剂的使用对混凝土的优质性方面,即耐久性、强度、工作性与经济性,产生了决定性的作用,成为现代混凝土不可缺少的组分;掺加优质外加剂已成为混凝土改性的一条必经技术途径。高效减水剂是在不影响混凝土工作性的条件下,能使单位用水量减少;或在不改变单位用水量的条件下,可改善混凝土的工作性;或同时具有以上两种效果,又不显著改变含气量的外加剂。目前,聚羧酸减水剂是高效减水剂的杰出代表,现已经广泛应用,成为当今减水剂行业发展的主导方向。

 

2 聚羧酸减水剂的引气性

 

聚羧酸减水剂在生产过程中往往会保留一些降低表面张力的表面活性成分,因此它具有一定的引气性。这些低表面张力的成分不同于传统的引气剂,引气剂的生产过程中由于考虑到了产生稳定、细小、封闭气泡的一些必要条件,引气剂中会增加这些有效成分,从而使带入混凝土的气泡既能满足含气量的要求,又不会对强度等性能产生不利影响。聚羧酸系减水剂在生产过程中,含气量有时可高达8%左右,如果直接使用对强度影响是不利的,因此目前采取的做法是先消泡、再引气。消泡剂可以提供,而引气剂有时需要自己选择,不同分子结构的聚羧酸系减水剂对不同的引气剂也是有选择性的,而且与搅拌方式很有关系。例如在试验室中试配混凝土含气量可以满足要求,到现场浇注时再取样,含气量就变了,这一点尤其要引起注意。其原因可能是由于搅拌方式,搅拌时间所引起的。聚羧酸减水剂成分中含有低表面张力的物质对混凝土来说也有其有利的一面。从某种意上来说好比事先加入了一些减缩剂,因此聚羧酸减水剂的混凝土收缩值要小于普通高效减水剂,带来混凝土体积稳定性好的优良性能。

 

3 聚羧酸减水剂中引气组分主要特点

 

聚羧酸减水剂具有分散性极强,掺量低以及混凝土坍落度损失小等优点。主要由减水成分、缓凝成分、引气成分等组成。其中的引气组分会对混凝土性能造成一定影响,也即混凝土中掺入聚羧酸减水剂后引入微气泡的效果。聚羧酸减水剂中引气组分体现在混凝土中的优点主要是:1.可提高表面活性;2.改善气泡结构,增强抗冻融耐久性。当然,聚羧酸高性能减水剂中的引气组分有利有弊,其中较为突出的问题是如果掺量不适,会对混凝土的强度产生较为不利的影响。

作为外加剂成分之一,引气组分是在混凝土搅拌过程中引入许多微小的独立分布气泡,起到改善混凝土和易性,提高抗冻融耐久性的。优质的引气组分还具有改善混凝土抗渗性,以及有利于降低碱骨料反应危害性膨胀的作用;进一步改善混凝土和易性。通常认为分子量较小的引气性较好,分子量较大的减水性较好。引气成分与减水成分复合,化学组分合适,将发挥协同效应

 

4 引气组分对表面活性的影响

 

聚羧酸减水剂作为化学外加剂的一种,其属于表面活性剂,其对混凝土的引气、分散和流动化作用,皆属于表面物理、化学作用,其基本性能和化学结构相关。表面活性剂的界面吸附、定向排列、胶束生成以及由此产生的表面张力下降等基本性能与其所产生的渗透作用、分散作用、发泡、消泡作用密切相关。优选引气成分,首先要比较测定其溶液的表面张力和起泡性能。因此,聚羧酸减水剂中由于引气组分的存在,能够更好的改善混凝土的表面活性。

 

5 引气组分对气泡结构,抗冻融耐久性的影响

 

近年来,国内外许多工程,由于耐久性不良引起的损坏事例不断发生,由此带来的维修迅速增加,混凝土的耐久性问题也因此倍受重视。一些重大的国际会议,如国际大坝会议、国际水泥化学会议等,都把耐久性问题列为重要议题进行讨论。危害混凝土建筑物耐久性能主要原因有:冻融破坏、渗漏溶蚀、冲磨气蚀、碳化及钢筋锈蚀、集料的化学反应以及环境水的侵蚀等。冻融是其中的重要原因。尤其是北方寒冷地区的混凝土工程更不容忽视。例如我国东北地区建国前修建的丰满坝、建国后修建的云峰坝等都是在竣工后几年就出现严重的冻害。不仅东北寒冷地区混凝土受冻破坏严重,北京地区的怀柔水库、辛堡闸等也不同程度遭受冻融破坏,凡是不掺引气剂、不控制含气量、不严格控制水灰比或者施工质量差的混凝土必然导致早期破坏或冻融破坏。而聚羧酸减水剂中本身保留的引气成分对其有显著影响,正是由于引气成分的存在,可以较好的改善气泡结构,增加抗冻融耐久性。这是不掺引气剂、不控制含气量的混凝土所不具备的。

抗冻性好的混凝土必须是水灰比适当并且掺入优质引气剂的混凝土。引气剂的作用是在混凝土中引入许多微小的独立分布气泡,对冻结水产生的膨胀应力起缓冲作用。混凝土中气泡的结构状况,对强度和抗冻性有直接影响。优质引气剂气泡呈球形,泡径多在20-200µm以内。当混凝土骨料最大粒径为20-80mm范围,含气量为3%-6%,气泡结构优良,抗冻性能良好。

 

6 引气组分的不利因素

 

物极必反,作为建筑行业必不可少的重要材料之一,聚羧酸减水剂中保留的引气组分对于混凝土来说也是有利有弊的。

引气成分的突出问题在于如果掺量不适,可降低混凝土的强度;混凝土中的掺合料、尤其是粉煤灰,对引气剂有吸附作用,降低引气效应。此外,工程应用中,水泥的品种、细度、用量;混合材料的品质和掺量;用水量及水的硬度;砂的细度和砂率以及各筛分级配所在区域不同;骨料的级配差异性以及粗骨料最大粒径;拌合时间以及振捣方式等,都将不同程度影响引气成分的效果。

 

7 结论

 

聚羧酸减水剂的应用前景相当广阔,除去优点以外,因为引气性产生的各类问题也需要解决,针对引气组分的突出问题,加大科研力度,加强行业管理措施,从提高混凝土的耐久性出发,以保证混凝土的工作性和强度为主,可以更加进一步推广应用优质的高效减水剂。

 

参考文献

 

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[2] 李顺 文梓芸.《硅酸盐学报》第4. 2009. 616-621

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[5] 王培铭.《建筑材料学报》第四期.2011. 528-531

[6] 王子明;张瑞艳;王志宏.聚羧酸系高性能减水剂的合成技术.材料导报.2005.44-46

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