一種新型引氣劑的研制

摘要：通過將不同組成的引氣劑應(yīng)用于普通混凝土中，測(cè)定其對(duì)混凝土含氣量和泌水率的影響，從而證明本研究所研制的新型引氣劑在混凝土中的適用性，再針對(duì)最佳引氣劑進(jìn)行強(qiáng)度和抗凍性的測(cè)試。結(jié)果表明：通過表面張力、氣泡容量和泡沫穩(wěn)定性以及液膜強(qiáng)度的測(cè)定來確定引氣劑的最佳組分的合成方法切實(shí)可行；當(dāng)10號(hào)引氣劑的摻量為0.036%，可使混凝土含氣量達(dá)到5.1%，混凝土的強(qiáng)度損失小于10%，且經(jīng)過100次凍融循環(huán)后，相對(duì)動(dòng)彈模量為97.14%。綜合評(píng)價(jià)本文所合成的引氣劑是一種性能較優(yōu)值得推廣應(yīng)用的新型引氣劑。

關(guān)鍵詞：引氣劑； 含氣量； 強(qiáng)度損失； 抗凍融性

中圖分類號(hào)：TU528.042 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004-1672(2008)01-0039-02

引氣劑是混凝土外加劑中的一種重要品種，它對(duì)混凝土的和易性與耐久性都具有重要的影響。但目前，引氣劑的研究仍有很大的局限性,主要是受品種的局限，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的品種主要有松香皂、松香熱聚物類和皂苷類物質(zhì)。因此，研究開發(fā)性能優(yōu)異、使用方便、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著的新品種引氣劑具有極其重要的意義。

本文所合成的引氣劑屬于表面活性劑-聚合物體系，引入的氣泡細(xì)小且較為均勻，對(duì)混凝土強(qiáng)度損失較小，且可較大程度地提高混凝土的抗凍性，可以說是一種價(jià)廉且性能較優(yōu)的新型混凝土引氣劑。

本研究分兩部分討論了引氣劑的研制。—為組成的研究：從表面張力、氣泡穩(wěn)定性和液膜強(qiáng)度等方面，初步確定了引氣劑的組成，探討了多組分引氣劑的一種合成途徑。然而引氣劑主要應(yīng)用于混凝土介質(zhì)中，這種研究方法是否能切實(shí)可行還須對(duì)其在混凝土中的性能作以分析比較。因此第二部分在合成理論研究的基礎(chǔ)上，主要研究了摻加引氣劑后混凝土后各種性能的變化。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

試驗(yàn)所用原材料為：水泥：海螺牌R42.5硅酸鹽水泥；細(xì)骨料：密度為2.65 g/cm3，細(xì)度模數(shù)為2.66的中砂；粗集料：密度為2.79 g/cm3，粒徑為5~25mm的碎石；引氣劑：自行研制的8#、9#、10#、11#四種編號(hào)引氣劑。

1.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

按照GB 8076－1997規(guī)定的混凝土外加劑試驗(yàn)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，試驗(yàn)配合比如表1所示。

1.3 試驗(yàn)方法

新拌混凝土拌合物和易性用混凝土泌水率來評(píng)定；新拌混凝土測(cè)定按照GBJ 80—1985用氣壓式含氣量測(cè)定儀測(cè)定?；炷翉?qiáng)度試件尺寸為100 mm×100 mm× 100mm，試件按常規(guī)方法攪拌振動(dòng)成型，空氣中靜養(yǎng)l d后拆模，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室水中養(yǎng)護(hù)至各個(gè)齡期，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)定并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)試件強(qiáng)度?；炷量箖鲂栽囼?yàn)按GBJ 82—1985《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》中快凍法的標(biāo)準(zhǔn)來測(cè)定，即試件尺寸為100 mm×100 mm×400 mm，每組3塊，試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)24 d后，再在水中浸泡4 d，然后進(jìn)行抗凍試驗(yàn)?；炷林行膬鼋Y(jié)溫度為-15~ -19℃，融化溫度4~8℃，每個(gè)凍融周期為3~4 h，每隔25次凍融循環(huán)測(cè)定一次混凝土重量變化與動(dòng)彈性模量。混凝土動(dòng)彈性模量采用共振法測(cè)定，試驗(yàn)共進(jìn)行100次凍融循環(huán)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 摻加不同引氣劑后混凝土的性能變化

通過表面張力、氣泡穩(wěn)定性和液膜強(qiáng)度的測(cè)定初選10#引氣劑為最佳組成，但其測(cè)定環(huán)境為25℃的水溶液，與混凝土介質(zhì)環(huán)境下差別迥異。為了驗(yàn)證此合成方法的可行性，選定8#、9#、10#、11#四種編號(hào)的引氣劑溶液，摻加于混凝土介質(zhì)中，測(cè)其含氣量及新拌混凝土性能的變化。

2.1.1 不同引氣劑對(duì)混凝土含氣量的影響

表2中列出了摻加不同引氣劑后混凝土含氣量的變化情況。從表2中可看出，在相同引氣劑摻量下，10#引氣劑引入的含氣量最大，在摻量為0.036%時(shí)，含氣量達(dá)到5.1%；9#引氣劑僅次之。這與本文在第一部分中所研究的結(jié)果基本相符。

2.1.2 不同引氣劑對(duì)新拌混凝土性能的影響

引氣劑可引入大量密封的球形氣泡，在混凝土拌合物中起到滾珠的作用，并且大量氣泡的存在增加了漿體體積、漿體黏度和屈服應(yīng)力。在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，摻有引氣劑的新拌混凝土的和易性、塑性和粘聚性得到顯著提高，離析和泌水現(xiàn)象顯著降低，降低程度因引氣劑種類而異。如表3所示，摻加不同引氣劑后泌水率的變化。由表3可知，10#引氣劑對(duì)降低混凝土泌水率作用最顯著。

綜上所述，10#引氣劑相對(duì)于其它引氣劑而言，性能確實(shí)較優(yōu)，與本文在第一部分所研究的結(jié)果相符。因此，最終確定10#溶液為引氣劑最佳組分，并且得出本文第一部分所描述的研究方法切實(shí)可行。

2.2 10#引氣劑對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

氣泡的產(chǎn)生使得漿體的有效面積減少，因而造成了混凝土的抗壓強(qiáng)度降低，降低程度與含氣量的多少以及氣泡分布情況密切相關(guān)。小而均勻的密封氣泡對(duì)混凝土強(qiáng)度損失較低，反之則較大。因此，強(qiáng)度損失可以作為引氣劑品種的優(yōu)劣的一個(gè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2為同水灰比條件下，含氣量對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響關(guān)系曲線。由圖2可知，無論是養(yǎng)護(hù)7天還是28天的混凝土強(qiáng)度均隨著含氣量的升高而逐漸降低；當(dāng)引氣劑摻量為0.036%時(shí)，含氣量達(dá)到5.1%，強(qiáng)度損失小于10%。按GB 8076—1997的標(biāo)準(zhǔn)，其在強(qiáng)度要求方面達(dá)到了一等品的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 10#引氣劑對(duì)混凝土的抗凍融性的影響

表4列出了含氣量在1.1%和5.1%時(shí)，混凝土抗凍試驗(yàn)試件的相對(duì)動(dòng)彈模量。由表4可知，摻加10#引氣劑后混凝土的抗凍性明顯提高，100次凍融循環(huán)后相對(duì)彈性模量為97.14%，凍融破壞對(duì)其影響較??；而不摻加引氣劑的混凝土相對(duì)動(dòng)彈模量?jī)H為67.50%，幾乎被破壞。主要由于引氣劑引入微氣孔在冰凍過程中能釋放毛細(xì)管內(nèi)的冰晶膨脹壓力，避免生成破壞壓力，減少和防止凍融的破壞作用，從而提高混凝土的抗凍性。

3 結(jié)論

(1) 測(cè)定8#、9#、10#、11#四種引氣劑在混凝土中的含氣量及泌水率的變化，再次證明10#溶液為引氣劑最佳組分，其結(jié)果與本文第一部分中的試驗(yàn)結(jié)論一致。

(2) 當(dāng)10#引氣劑摻量為0.036%時(shí)，可使新拌混凝土的含氣量達(dá)到5.1%，此時(shí)混凝土強(qiáng)度損失小于10%。按GB 8076—1997的標(biāo)準(zhǔn)，其在強(qiáng)度要求方面達(dá)到了一等品的標(biāo)準(zhǔn)。

(3) 10#引氣劑能顯著提高混凝土的抗凍融性，基準(zhǔn)混凝土(不摻加引氣劑的混凝土）經(jīng)過100次凍融循環(huán)后相對(duì)動(dòng)彈模量為67.50%，而含氣量為5.1%的引氣混凝土經(jīng)過100次凍融循環(huán)后相對(duì)動(dòng)彈模量為97.14%，耐久性損失較小。