引气剂对混凝土性能的影响
高新技术
引气剂对混凝土性能的影响①
贺候平
(延安公路局宝塔公路段陕西延安
●
’
71
6000)
摘要;通过对引气剂工作机理的分析。研究引气荆对于混曩土性能的影响,通过试验研究表明,混凝土中添加引气荆,可以大幅增强混
爱土的抗冻性,但引气含量过高会导致混凝土抗冻性能的下降。因此,控制混凝土中的适宜的引气卉畸掺量将是混凝土引气技术的关键。
关键词:混翼土性能中图分类号:TU528
引气荆
舍气量
抗冻性
文献标识码:A
文章编号:1672-3791(2008)05(c)一O004~02
混凝土外加剂技术的发展虽然只有50~60年的历史,比混凝土历史短了100多年,但它的发展速度却非常快,并且在当今的高性能混凝土技术发展中扮演着重要的角色。我国正处于大规模基础建设时期,高层,大跨度建筑及桥梁、水工等混凝土工程日益增多,这些重大工程的使用寿命直接关系到国计民生,其耐久性至关重要。混凝土耐久性的研究已经成为土木工程领域的研究热点。在混凝土中掺加引气剂,引入大量均匀、稳定的微小气泡,能够有效改善混凝土的孔结构,能大幅提高混凝
土路用性能。引气混凝土的折压比比普通
掺入引气剂后,增加的气泡使得混凝土的内聚力和均匀性都增加。气泡黏结着固体
颗粒可以减小其下沉的趋势,同时气泡也减小了水的流动进而减小了泌水。
差异。4.5%含气量的混凝土抗冻性指标都能达到300~400次。引气混凝土的折压比比普通混凝土提高约20%,折压比的提高表明了混凝土的韧性提高和抗裂性提高。当
混凝土在受压时,由于引气剂的掺入,引入了大量气泡使得受压面积减小而降低承载
1.1.3影响抹面性能
泌水的减少可能会影响到混凝土表面
的抹平加工,一般采用金属(一般为镁制或铝制)工具或是适当推迟抹面开始作业时间有助于减少这种不利影响。实际上,由
于泌水小。经适宜加工更能保证引气混凝
力,从而使抗压强度降低。混凝土的含气量一定时,抗压强度的降低还受骨料粒形、最大粒径和单位水泥用量等因素的影响。粗骨料的最大粒径越大则混凝土抗压强度降低越小。混凝土抗弯拉强度主要是由骨料和硬化水泥浆体之间的界面薄弱程度决定的。在掺用引气剂时,由于引气作用减小沉降和泌水现象,使混凝土抗弯拉强度在含气量适当增大的情况下反而得到改善。与普通混凝土相比,引气混凝土的弹性模量降低,含气量对弹性模量的影响与对抗压强度相近,一般情况下不改变强度与弹性模量之间的关系。
1.2.3提高了混凝士的耐久性1.2.3.1改善了混凝土的抗冻性混凝土中气体的引入主要是为了改善混凝土的抗冻融循环耐久性。冻结作用对水泥砂浆和粗细骨料都有一定的影响。混凝土结构可能受到的冻害可以分为两种:单纯的冻融循环作用和盐冻作用。混凝土受到冻融循环作用时,由于混凝土气孔中的非结晶水冻结产生了9%的体积膨胀,因而产生了膨胀压力,同时使得未冻结的自由水产生迁移,迁移受到约束时就会产生渗透压力。混凝土在膨胀压力和渗透压力的作用下薄弱环节会产生裂缝,经过一定次数循环会最终造成混凝土破坏。当混凝土中掺入引气剂而引入大量均匀分布的微小气泡,由于气泡的可压缩性和可以容纳自由水的迁入,因而可以缓解结冰产生的
膨胀压力和渗透压力。目前引气剂作为提
土表面的耐久性。
随着施工技术和高层建筑的发展需要,混凝土的可泵性愈来愈重要。实际上,可泵性是混凝土工作性良好的一种特殊表现,由于引气剂增加了混凝土的内聚性和物料间的润滑作用,降低了胀流,使泵送时不会过度离析和泌水,因此加入引气剂可以可提高混凝上的可泵性。但泵送混凝土的含气量也不宜太高,过大的含气量会造成空气可压缩性提高产生不饱和状态,增加泵压损失,降低泵送效率。《混凝土外加剂应用技术规范》中规定此类混凝土的含气量一般要小于6%。混凝土的可泵性还于混凝土的压力泌水量有关,在同样条件下,减少泌水可提高混凝士的可泵性。在国外和我国大部分城市80%的泵送混凝土都含
有引气剂成分。
混凝土提高约20%,提高了混凝土的韧性提高和抗裂性提高,另外加入引气剂是减少
混凝土裂纹的一个措施。掺加引气剂的同
时还能明显减少混凝土泌水。目前.,引气剂作为提高混凝士抗冻性的最主要的技术措施已经被广泛应用于工程实践中,其效果也得到了认可。国内外学者对加入引气剂的混凝土性能做了大量研究工作,本文作者通过对引气剂工作机理的分析,探讨掺入引气剂对混凝土性能的影响,对工程实践有很强的指导意义。
1引气剂对混凝土的影晌
1.1加入引气剂对新拌混凝土的影响
1.1.1改善了混凝土的和易性
1.2加入引气剂对硬化混凝土性能的影响
1.2.1改变混凝士的抗渗性能
黄士元教授研究表明,混凝土中引入
由于引气剂的掺入,在混凝土中会引入大量均匀分布,相互独立的类球形微小气泡。大量的类球形气泡在混凝土中起到
了滚珠的作用,而大量气泡又增加了浆体
4%的含气量,可使混凝土的抗渗性提高约
15%以上。原因是引气剂改变了混凝土的
的体积、浆体粘度和屈服应力,因此混凝土拌合物的和易性得到了极大的改善和提高,坍落度与含气量关系如图l所示。掺入引气剂以后,在混凝土配合比设计上具有了一定的优点:由于引气剂具有一定的减水作用,在用水量一定的情况下,掺入引气剂可以提高混凝土的坍落度,或在坍落度
和单位水泥用量相同的情况下。掺入引气剂可以减少单位用水量,从而增加了混凝
孔结构体系,封闭了许多毛细孔通道,同时在水泥颗粒表面上形成僧水膜,从而降低了毛细管的抽吸作用。许多引入封闭式小
孔不能被水全部填充,多余的用来缓解物
理膨胀或化学膨胀所造成的破坏,由于引气剂具有一定的减水作用,所以引气混凝土用水量减少,因而拌合物的离析和泌水性降低,使得混凝土中水分迁移的主要通道(连通的大毛细孔)减少,大量封闭的微小气泡的存在也破坏了毛细管的连续性,从而改善混凝土的抗渗性能。
1.2.2影响了混凝土的力学1生能
引气作用对混凝土的强度是不利的,
高混凝土抗冻性的最主要技术措施已被广泛应用于水工和港工等混凝土工程实践中,其效果也得到认可。普通混凝土引进的最佳含气量为3%~6%,砂浆为9%~lO%。在此范围内,随着含气量的增加,混凝土的抗冻性能逐渐提高,由于引气剂在
混凝土中引入很多均匀分布的微小气泡,
土的密实性。提高了混凝土的耐久性。
1.1.2降低了混凝土的泌水和离析
泌水可以看成是混凝土固体颗粒的沉
降,离析可指不同的固体颗粒有不同的沉
彻底改变了其内部结构,对混凝土中各类材料具有抑制沉降泌水于防止材料不均匀
(下转6页)
降速度,进而导致混凝土均匀性的破坏。但对混凝土抗压强度与抗弯拉强度影响有
①作者简介:贺候平,1969年12月,陕西延安人,工程师,延安公路局宝塔公路段。
4科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION
万方数据
盛匿母耥。一
双键羊Ⅱ巯基的吸收峰,分别为i635cm一1和2569cm一。当超支化树脂经过热固化(b)和紫外光固化(c)后,红外图谱中的巯基吸收峰明显消失,且残余双键量也有不同程度的减少。
阳∞∞船∞
高新技术
下一个巯基时,碳自由基夺取硫醇上的氢。生成新的硫自由基继续引发不饱和双键聚合。图4所示为巯基被氧化成硫自由基并引发聚合的过程。
及应用【J】.中国皮革,2007,36(23):47~
50.
f2】陈立军,陈丽琼,张欣字,杨建,李荣先.
高弹性室温自交联丙烯酸酯聚合物乳液的制备[J】.湖南师范大学自然科学学报,2007,30(2):76~79.
【3】H.瓦尔森,C.A.芬奇,等.合成聚合物
乳液的应用(第1卷)【M】.化学工业出版
社,2004.
【4】孟文清,吴利英,钟安永,陈格德,谯雅
文,赵正强.室温自交联型聚丙烯酸酯纳米乳液的研究f.rb.化学研究与应用,2007,19(9):1007—1010.
【5】谭惠民,罗运军.超支化聚合物[M】.化学
工业出版社,2005.【6
ManfredL.Hallensleben.European
Polymer
RSll一.曼!王一RS.—HzC=—CHR'~
RSCH2'’CHR’—一RSCH2CH2R‘+-S・
图4
-SH
巯基被氧化及加成机理
正因为如此,只有树脂表面的巯基才会被氧化成硫自由基。二是由于没有溶剂的分散作用,硫自由基和链段的运动受到限制,导致自由基无法引发更多的双键聚合,从而造成凝胶率较低。但是对于紫外
H81
HB2
HB3
HB4
HB5
∞竹
。
图3超支化树脂的凝胶含量曲线
光固化而言,巯基含量对凝胶率却没有多大影响。因为紫外光固化时外加有引发剂,并且由于溶剂的分散作用,引发剂分子被均匀的分散在树脂中,从而更加有效地引发双键聚合,所得凝胶率也较高且稳定。3结语
通过分子设计,我们成功的制备了一种同时含有巯基和双键两种反应性官能团的超支化聚合物。并且这种聚合物可以分别在紫外光和加热条件下进行自交联,氧气在热自交联的反应过程中起着共引发剂
的作用。
Journal,1976,13,437%440.
S.inOrganicChemistry
从图3可以明显看出,巯基含量越少的树脂,其热固化后的凝胶率也越低。而紫外光固化所得凝胶率却较高。这种差异的出现,我们觉得是主要两个原因造成的:一是自由基的数量差异,热固化过程中没有加入引发剂,单是靠巯基氧化产生的自由基来引发双键聚合从而实现交联f而光引发固化外加的引发剂在紫外光下裂解生成自由基引发双键聚合,虽然光引发剂产生的自由基(0.17mmol/g)和树脂所含巯基在同一个数量级,但是在固化中巯基产生的自由基却远没有那么多。这是该树脂热固化的机理…特点决定的:巯基在氧气的作用下生成硫自由基,且该自由基是有引发活性的,引发不饱和双键聚合t当碰到
【7】Ohno,A.Oae
of
Sulfur[M】.OaeS.Ed.,Chap.4。
York。1977.
Plenum。New
参考文献
【1】李仲谨,李小瑞,王海花.阳离子自交联
羟基硅油/聚氯酯皮革涂饰剂的合成
(上接4页)
配置的作用,从而防止了混凝土中大气泡
他物理膨胀(如盐晶体结晶压等)和化学膨胀(如碱骨料反应等)引起的混凝土破坏。混凝土耐久性的改善程度与引气剂的种类,混凝土的含气量以及气泡的分布特征关系很大。掺引气减水剂比掺引气剂对混凝土的抗冻性更为有利,气泡间距L控制
在200
u
参考文献
【l】JTJ053-94,公路工程水泥混凝土试验
对抗冻性的不利影响。经过试验确定使混凝土总含气量达到4%时,混凝土的耐久性指数DF可达到120%。然而含气量要控制在最佳范围内,否则混凝土的抗冻性反而
会降低。
规程【S】.北京,人民交通出版社,2002.【2】王强,莫晓光,张兵生.浅谈引气剂对混
凝土耐久性的影响fJ】.低温建筑技术,2000(2).
【3】邬长森.引气剂在高性能混凝土中的应
用【J】.建筑技术开发,1999(4).
【4】陈应钦.引气剂的作用及高性能混凝土
引气剂的研究【J】.新型建筑材料,2002
(2).
m以下时,尺寸为(O.3~2)um的
.盐冻作用主要由喷洒化冰盐引起,当化冰盐溶融时吸收大量溶解热,冰雪下面’或周围的混凝土表面受突然降温的作用剥落,并且会逐层发展。由于盐冻破坏作用本质上也是水结冰膨胀而破坏,因此引气剂同样对改善混凝土抗盐冻性能有很好的
效果。
气孔含量越多,混凝土抗冻性能越好。。2结语
通过添加引气剂增加混凝士中的含气量,可以改善混凝土的和易性,混凝土抗压强度和劈裂强度不会下降太多,抗弯拉强度有一定程度的提高。
通过添加引气剂增加混凝土中的含气量,可减少混凝土经300次冻融循环后的相对动弹性模量损失,混凝土的抗冻融性能得到大幅提高。
通过添加引气剂增加混凝土中的含气量,可以提高混凝土的抗渗性能,但是当含气量高达6%~8%时,反而会出现抗渗性能的急剧下降,因此,控制适宜的引气量是混凝土引气技术的关键。
【5】傅智.道路混凝土掺引气剂的研究【J】.
公路,1998(2).【6】6宋拥军.含气量对混凝土抗冻性能的影
响【J】.中国三峡建设,19-99(11).
【7】姜双伦,姬立德,吴会强.混凝土的冻融
1.2.3.2提高了混凝士的抗碳化性及抗化学腐蚀
引气剂的掺入使混凝士提高了抗渗性,因而降低了侵蚀气体和液体的侵入作用,使得与抗渗性有关的混凝士抗碳化性和抗化学腐蚀(如抗硫酸盐侵蚀)均有所提高。由手混凝土中存在大量的封闭的微小气泡可以为膨胀反应物提供容纳空间,作为体积膨胀的“缓冲阀”而降低和延缓其
破坏与外加剂【J】.混凝土,2002(2).
6
万方数据
科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY
INFORMATION