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引气剂在商品混凝土中的应用研究
作者: [发布时间]2016/1/21 13:16:45 [浏览量]1759  [返 回]

引气剂是一种在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布稳定而封闭微小气泡的外加剂。国内外施工实践说明,混凝土中掺入引气剂可有效地改善混凝土工作性、保水性、可泵性。更重要的是对提高混凝土抗渗、抗冻融、抗碳化等耐久性能有着不可替代的作用。商品混凝土中掺用引气剂可有效地抑制水泥粒子二次吸附,提高商品混凝土的保塑效果。

引气剂的重大技术经济效益目前已被工程技术人员广泛认识,许多国家几乎没有不掺引气剂的混凝土,并将不掺用引气剂的混凝土称为“特殊混凝土”。

一. 商品混凝土中应用引气剂的技术经济效果

(一) 改善混凝土和易性、工作性、可泵性。

(二) 防止混凝土泌水离析,改善混凝土的保水性,减少混凝土泌水沉降收缩。

(三) 改善混凝土的界面缺陷,以利于混凝土强度提高。

(四) 提高混凝土抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性能。

(五) 能抑制水泥粒子在新拌混凝土中二次咐附,减小商品混凝土在运输、搅拌过程中的坍落度经时损失。

(六) 多数引气剂都有较好的减水性能,用于商品混凝土中少量引气剂可替代数十倍(以干粉计算)高效减水剂的减水功能,性价比极高,可有效地降低商品混凝土的使用成本。

二. 引气剂在商品混凝土中应用问题浅件

(一) 引气剂的品种选择

在我国商品混凝土施工中使用较多的引气剂多为一些阴离子表面活性剂,主要品种有松香皂、松香热聚物引气剂。三萜皂苷引气剂、烷基磺酸盐(主要是十二烷基磺酸钠,又称K12)烷基苯磺酸钠及聚醚与多种表面活性剂复合物(如JDU多功能引气剂)。笔者及广东瑞龙外加剂厂曾对比试验过上述多种产品,主要性能分析如下:

 

引气剂掺量及减水性能

外加剂品种

掺量%

引气量%

减水率%

气泡性能

松香热聚物

0.007

4

6

水溶性差,泡沫稳定性略差

烷基苯磺酸钠

0.014

4

6

泡径大,稳定性差

K12

0.012

4.2

8

泡沫性能尚好,强度略低

JDU

0.012

4.2

9.5

泡沫细密,稳定性好

三萜皂苷

0.02

4

8.5

泡沫细密,稳定性好,但有异味

 

从上表及试验情况分析,上述五种产品都有一定引气减水性能。其中JDU及三萜皂苷减水率最高。五种引气剂中松香热聚物掺量最低,三萜皂苷掺用量最大。五种引气剂泡沫性能也有一定差别,其中烷基苯磺酸钠泡径最大且不太稳定,对混凝土保坍性及强度也有一定影响,K12泡沫性能尚可但强度略低。JDU及三萜皂苷泡沫性能最好,对混凝土强度影响小。

上述产品使用成本也有差别,烷基苯磺酸钠虽然性能较差,但价格较为低廉。松香热聚物价格略高于烷基苯磺酸钠,但掺量只有它的一半,仍较经济。其它三种引气剂价格相近,但三萜皂苷因掺量高于K12及JDU,因此使用成本略高。另三萜皂苷掺用时有一些气味,与其它外加剂同掺时有时会增大外加剂沉淀,这是该产品需要改进的。在试验中我们也发现,混凝土搅拌力度对K12气泡性能有一定的影响,强力搅拌时K12引入气泡较多,但气泡泡径出现增大现象。

(二) 引气剂对混凝土强度的影响

引气剂对混凝土强度的影响是目前影响该产品大量使用的主要因素。目前许多施工人员对含气量影响强度的认识还存在一定的误区,总认为含气量增大1%混凝土强度会降低4%。其实这是一种片面的认识。

引气会降低强度那是在同水灰比的条件下的试验结果,常用引气剂都有一定的减水性能,如JDU多功能引气剂减水率可达10%左右,而水灰比的降低又会有利于混凝土强度的提高,通常水灰比降低1%则强度可以提高2-4%。因此适量掺用引气剂对混凝土强度不会有大的影响。

混凝土强度也与引入的气泡性能、气泡结构有关。较细密泡径较小的气泡对混凝土强度影响小,而大泡径的气泡则对强度影响大。

试验证明,通常情况下,低标号混凝土引气5%左右,强度较高的混凝土引气3%左右,混凝土强度一般都不会降低。

必须指出的是,引气剂的掺用量应严格控制,过量掺用也会给混凝土性能带来负面影响。例如:

混凝土正常掺量时引气可有效改善混凝土的工作性、保水性,而过量掺入反而会增大混凝土泌水离析。

混凝土含气量3-6%时,随着引气量的增大,抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性能大幅度提高,而引气量超过6%,耐久性却随着含气量的增大而下降。

过量掺用,混凝土减水率不会无限增大,而过量引气则会降低混凝土强度,并会影响水泥浆与集料、钢筋的握裹性能。

(三) 引气剂对混凝土坍落度经时损失的影响

商品混凝土掺用减水剂后由于减水剂的分散作用,大量被水泥粒子包裹的水得到释放,增大了混凝土的流动性及坍落度,但随着时间的延长,这些被分散的水泥粒子又会重新吸附在一块,将水包裹起来,混凝土又失去流动性,造成了混凝土坍落度损失。这就是水泥二次咐附造成的。而混凝土中如同掺引气剂,大量细密的气泡可将大量分散的水泥粒子隔离,有效地减小了混凝土坍落度经时损失。而上述抑制水泥二次吸附的功,如单采用缓凝剂抑制水泥水化是无法达到的。

(四) 掺引气剂混凝土的检测

我国虽然早就规定了引气剂检测标准和试验方法,但由于引气剂一般都与减水剂合用,因此施工检测通常多以净浆流动来判定掺引气剂混凝土的性能。实践证明这是很不准确的。

水泥净浆掺入减水剂后由于其分散作用,净浆流动度会大幅度增大,而引气剂虽然有一定减水效果,但由于引气剂掺入后也会改变水泥浆的稠度,水泥浆在玻璃板上流不开,故测试效果看上去较差。

而用砂浆或直接用混凝土检测,效果却十分明显,看上去掺引气剂的净浆流动度不明显的现象在砂浆或混凝土中却很少出现,因此采用砂浆或混凝土减水率更能体现引气剂的实际减水效果。

(五) 引气剂与木质素类减水剂的使用效果

商品混凝土中掺用木质素类减水剂使用成本较为低廉,但考虑到木质素磺酸钙或木钠有一定引气性,一般都不会再掺用引气剂,其实这也是一种认识上的误区。

木质素类减水剂是有一定引气性,但产生的气泡普遍较大,且气泡也不稳定,超量使用对混凝土强度有一定影响,但适量同掺引气剂却会改善混凝土气泡性能,木质素类减水剂与引气剂同掺,含气量并非1+1=2,也就是两者同掺,混凝土含气量只是略有增加,且气泡性能有所改善。更要重视的是,木质素类减水剂还存在一定的水泥适应性问题,而将木素与引气剂合用,木素的用量可以大大减少。试验证明,以硬石膏作调凝剂的水泥对于掺量小于0.15%的木素类减水剂适应性并不敏感。许多工程施工中以0.15%木钠与少量(约0.008%)引气剂合用,所配制的混凝土综合性能都优于单掺木素,且不存在水泥适应性的问题,使用成本更低。

(六) 引气剂的掺量

引气剂的掺用量直接会影响到使用效果,掺量不足达不到一定的技术性能,过量掺用对混凝土强度有较大影响。

除引气剂的掺量外,下列因素也会影响混凝土的含气量:

水泥细度:水泥细度越大,混凝土含气量越小。

集料细度:在细集料中待细成份越大,含气量越小。

掺合料:粉煤灰、矿渣、火山灰的掺入一般会降低含气量。

水泥中的碱:碱含量越高,引气量越小。

砂率:含气量随着砂率的减小而降低。

水泥细度:贫混凝土比富混凝土含气量高。

水灰比:低水灰比的混凝土比高水灰比的含气量小。

施工温度:施工温度每高出10℃,含气量会减小20-30%.

施工方式:泵送混凝土施工会降低含气量。

另外,拌合用水的硬度对含气量也有一定影响,混凝土运送距离、震捣方式都会对混凝土含气量有影响,因此只有综合考虑上述因素才能确定引气剂的掺用量。