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;新拌混凝土測定按照GBJ 80—1985用氣壓式含氣量測定儀(7L直讀式精密混凝土含氣量測定儀)測定?;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)度測定并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)試件強(qiáng)度。混凝土抗凍性試驗(yàn)按GBJ 82—1985《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》中快凍法的標(biāo)準(zhǔn)來測定,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)測定一次混凝土重量變化與動(dòng)彈性模量?;炷羷?dòng)彈性模量采用共振法測定,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)度的測定初選10#引氣劑為最佳組成,但其測定環(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?。欢粨郊右龤鈩┑幕炷料鄬?duì)動(dòng)彈模量僅為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。 |
原作者: 李興翠,鄧德華,劉贊群,何富強(qiáng) |
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