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，再針對最佳引氣劑進行強度和抗凍性的測試。結(jié)果表明：通過表面張力、氣泡容量和泡沫穩(wěn)定性以及液膜強度的測定來確定引氣劑的最佳組分的合成方法切實可行；當(dāng)10號引氣劑的摻量為0.036%，可使混凝土含氣量達到5.1%，混凝土的強度損失小于10%，且經(jīng)過100次凍融循環(huán)后，相對動彈模量為97.14%。綜合評價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； 強度損失； 抗凍融性

中圖分類號：TU528.042 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：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，引入的氣泡細小且較為均勻，對混凝土強度損失較小，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?！獮榻M成的研究：從表面張力、氣泡穩(wěn)定性和液膜強度等方面，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可行還須對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

1.1 原材料

　　試驗所用原材料為：水泥：海螺牌R42.5硅酸鹽水泥；細骨料：密度為2.65 g/cm3，細度模數(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#四種編號引氣劑。

1.2 混凝土配合比設(shè)計

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

1.3 試驗方法

　　新拌混凝土拌合物和易性用混凝土泌水率來評定；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翉姸仍嚰叽鐬?00 mm×100 mm× 100mm，試件按常規(guī)方法攪拌振動成型，空氣中靜養(yǎng)l d后拆模，進入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室水中養(yǎng)護至各個齡期，進行抗壓強度測定并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)試件強度?；炷量箖鲂栽囼灠碐BJ 82—1985《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》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24 d后，再在水中浸泡4 d，然后進行抗凍試驗?；炷林行膬鼋Y(jié)溫度為-15~ -19℃，融化溫度4~8℃，每個凍融周期為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彈性模量?；炷羷訌椥阅Ａ坎捎霉舱穹y定，試驗共進行100次凍融循環(huán)。

2 試驗結(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。為了驗證此合成方法的可行性，選定8^#、9^#、10^#、11^#四種編號的引氣劑溶液，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，含氣量達到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^#引氣劑對降低混凝土泌水率作用最顯著。

　　綜上所述，10^#引氣劑相對于其它引氣劑而言，性能確實較優(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可行。

2.2 10^#引氣劑對混凝土強度的影響

　　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混凝土強度損失較低，反之則較大。因此，強度損失可以作為引氣劑品種的優(yōu)劣的一個評價標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖2為同水灰比條件下，含氣量對抗壓強度的影響關(guān)系曲線。由圖2可知，無論是養(yǎng)護7天還是28天的混凝土強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，含氣量達到5.1%，強度損失小于10%。按GB 8076—1997的標(biāo)準(zhǔn)，其在強度要求方面達到了一等品的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 10^#引氣劑對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，混凝土抗凍試驗試件的相對動彈模量。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)后相對彈性模量為97.14%，凍融破壞對其影響較小；而不摻加引氣劑的混凝土相對動彈模量僅為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結(jié)論一致。

　　(2) 當(dāng)10^#引氣劑摻量為0.036%時，可使新拌混凝土的含氣量達到5.1%，此時混凝土強度損失小于10%。按GB 8076—1997的標(biāo)準(zhǔn)，其在強度要求方面達到了一等品的標(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)后相對動彈模量為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)后相對動彈模量為97.14%，耐久性損失較小。