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陰離子表面活性劑在混凝土行業的應用

作者:njqinghai發布時間:2020-07-03 17:03

引氣劑大部分是陰離子表面活性劑,在水汽界面上,憎水基向空氣一側定向吸附,在水泥水界面上,水泥或其水化離子與親水基相吸附,憎水基背離水泥及其水化離子,形成憎水吸附層,并力圖靠近空氣表面,由于這種離子向空氣表面靠近和引氣劑分子在空氣水界面上的吸附作用,將顯著降低水的表面張力,使混凝土在拌合過程中產生大量微細氣泡,這些氣泡帶有相同電荷的定向吸附層,所以相互排斥并能均勻分布;另一方面,許多陰離子引氣劑在含鈣量高的水泥水溶液中有鈣鹽沉淀,吸附于氣泡膜上,能有效防止氣泡破滅,引入的細小均勻的起泡能在一定時間內穩定存在。

 

上述機理可以看出引氣劑的界面活性作用與減水劑相似,區別是減水劑的界面活性主要發生在液固界面上,而引氣劑的界面活性主要發生在氣液固界面上。不難看出,引氣劑主要作用首先是引入氣泡,其次是分散與潤濕作用。

       含有引氣劑的干粉砂漿加水攪拌時,由于引氣劑能顯著降低水的表面張力和界面能,使水溶液在攪拌過程中極易產生許多微小的封閉氣泡,氣泡直徑大多在200μm以下。

      引氣劑通過物理作用在砂漿中引入穩定的微氣泡。這使濕砂漿的密度降低,施工性更好,并且提高了濕砂漿的產量。存留在砂漿中的空氣使混凝土具有更好的保溫隔熱性能,但同時也降低了強度。引氣劑的摻量隨干粉砂漿種類和引氣劑種類的不同而不同,但引氣劑的摻量通常很低,一般只有水泥質量的0.002%~0.01%,不超過水泥質量的0.05%。

      影響砂漿含氣量的因素眾多,包括水泥與摻合料的特性和用量、水灰比(水膠比)、引氣劑品種與摻量、骨料的品質與顆粒分布、砂漿攪拌機類型及其容量、拌合溫度、拌合物稠度、氣溫等。引氣劑的摻量雖然極微,但引氣劑對干粉砂漿的性能影響卻很大。其主要作用有:

1改善干粉砂漿的和易性

       引氣劑的摻入使混凝土拌合物內形成大量微小的封閉狀氣泡,這些微氣泡如同滾珠一般,減少骨料顆粒間的摩擦阻力,使混凝土拌合物的流動性增加。若保持流動性不變,就可減少用水量。同時由于水分均勻分布在大量氣泡的表面,這就使能自由移動的水量減少,濕砂漿的泌水量因此減少,而保水性、粘聚性相應隨之提高。

2降低干粉砂漿的強度

       由于大量氣泡的存在,減少了砂漿的受力面積,使混凝土強度有所降低。但引氣劑有一定的減水作用(尤其像引氣減水劑,減水作用更為顯著),水灰比的降低使強度得到一定補償。但引氣劑的加入,還是會使砂漿的強度下降,特別是抗壓強度。因此引氣劑的摻量應嚴格控制,可以通過試驗砂漿的含氣量、施工性能和相關的強度來確定最佳添加量。此外,由于大量的氣泡的存在,使砂漿的彈性變形增大,彈性模量有所降低,這對提高砂漿的抗裂性是有利的。

3提高砂漿的抗滲性、抗凍性

     引氣劑使混凝土拌合物泌水性減小(一般泌水量可減少30%~40%)。因此泌水通道的毛細管也相應減少。同時,大量封閉的微氣泡的存在,堵塞或隔斷了砂漿中毛細管滲水通道,改變了砂漿的孔結構,使砂漿抗滲性得到提高。氣泡有較大的彈性變形能力,對由水結冰所產生的膨脹應力有一定的緩沖作用,因而砂漿的抗凍性得到提高,耐久性也隨之提高。另外引氣劑的加入會降低砂漿的密度,節省材料,增加施工面積。

由此可見,引氣劑的摻入帶來的技術效益,可總結如下:

1)引氣劑的分散潤滑及減水作用顯著改善了混凝土工作性與和易性;

2)引氣劑氣泡的滾珠、潤滑作用提高了混凝土的可泵性;

3)由于引氣劑的表面吸附作用,水泥漿粘度提高,可明顯減少混凝土泌水及沉降收縮;

4)摻用引氣劑的混凝土由于需水量減少,毛細孔率也顯著降低,混凝土中的毛細孔通道被微小氣泡切斷,混凝土抗滲性能改善;

5)適量的氣泡能緩沖混凝土中因凍融產生的膨脹應力,混凝土抗凍融性能可提高數倍;

6)混凝土的抗腐蝕性能很大程度取決于自身的滲透性和密實性。因此,摻用引氣劑的混凝土抗腐蝕性也有明顯改善。

 

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