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阴离子表面活性剂在混凝土行业的应用

作者:njqinghai发布时间:2020-07-03 17:03

引气剂大部分是阴离子表面活性剂,在水汽界面上,憎水基向空气一侧定向吸附,在水泥水界面上,水泥或其水化离子与亲水基相吸附,憎水基背离水泥及其水化离子,形成憎水吸附层,并力图靠近空气表面,由于这种离子向空气表面靠近和引气剂分子在空气水界面上的吸附作用,将显著降低水的表面张力,使混凝土在拌合过程中产生大量微细气泡,这些气泡带有相同电荷的定向吸附层,所以相互排斥并能均匀分布;另一方面,许多阴离子引气剂在含钙量高的水泥水溶液中有钙盐沉淀,吸附于气泡膜上,能有效防止气泡破灭,引入的细小均匀的起泡能在一定时间内稳定存在。

 

上述机理可以看出引气剂的界面活性作用与减水剂相似,区别是减水剂的界面活性主要发生在液固界面上,而引气剂的界面活性主要发生在气液固界面上。不难看出,引气剂主要作用首先是引入气泡,其次是分散与润湿作用。

       含有引气剂的干粉砂浆加水搅拌时,由于引气剂能显著降低水的表面张力和界面能,使水溶液在搅拌过程中极易产生许多微小的封闭气泡,气泡直径大多在200μm以下。

      引气剂通过物理作用在砂浆中引入稳定的微气泡。这使湿砂浆的密度降低,施工性更好,并且提高了湿砂浆的产量。存留在砂浆中的空气使混凝土具有更好的保温隔热性能,但同时也降低了强度。引气剂的掺量随干粉砂浆种类和引气剂种类的不同而不同,但引气剂的掺量通常很低,一般只有水泥质量的0.002%~0.01%,不超过水泥质量的0.05%。

      影响砂浆含气量的因素众多,包括水泥与掺合料的特性和用量、水灰比(水胶比)、引气剂品种与掺量、骨料的品质与颗粒分布、砂浆搅拌机类型及其容量、拌合温度、拌合物稠度、气温等。引气剂的掺量虽然极微,但引气剂对干粉砂浆的性能影响却很大。其主要作用有:

1改善干粉砂浆的和易性

       引气剂的掺入使混凝土拌合物内形成大量微小的封闭状气泡,这些微气泡如同滚珠一般,减少骨料颗粒间的摩擦阻力,使混凝土拌合物的流动性增加。若保持流动性不变,就可减少用水量。同时由于水分均匀分布在大量气泡的表面,这就使能自由移动的水量减少,湿砂浆的泌水量因此减少,而保水性、粘聚性相应随之提高。

2降低干粉砂浆的强度

       由于大量气泡的存在,减少了砂浆的受力面积,使混凝土强度有所降低。但引气剂有一定的减水作用(尤其像引气减水剂,减水作用更为显著),水灰比的降低使强度得到一定补偿。但引气剂的加入,还是会使砂浆的强度下降,特别是抗压强度。因此引气剂的掺量应严格控制,可以通过试验砂浆的含气量、施工性能和相关的强度来确定最佳添加量。此外,由于大量的气泡的存在,使砂浆的弹性变形增大,弹性模量有所降低,这对提高砂浆的抗裂性是有利的。

3提高砂浆的抗渗性、抗冻性

     引气剂使混凝土拌合物泌水性减小(一般泌水量可减少30%~40%)。因此泌水通道的毛细管也相应减少。同时,大量封闭的微气泡的存在,堵塞或隔断了砂浆中毛细管渗水通道,改变了砂浆的孔结构,使砂浆抗渗性得到提高。气泡有较大的弹性变形能力,对由水结冰所产生的膨胀应力有一定的缓冲作用,因而砂浆的抗冻性得到提高,耐久性也随之提高。另外引气剂的加入会降低砂浆的密度,节省材料,增加施工面积。

由此可见,引气剂的掺入带来的技术效益,可总结如下:

1)引气剂的分散润滑及减水作用显著改善了混凝土工作性与和易性;

2)引气剂气泡的滚珠、润滑作用提高了混凝土的可泵性;

3)由于引气剂的表面吸附作用,水泥浆粘度提高,可明显减少混凝土泌水及沉降收缩;

4)掺用引气剂的混凝土由于需水量减少,毛细孔率也显著降低,混凝土中的毛细孔通道被微小气泡切断,混凝土抗渗性能改善;

5)适量的气泡能缓冲混凝土中因冻融产生的膨胀应力,混凝土抗冻融性能可提高数倍;

6)混凝土的抗腐蚀性能很大程度取决于自身的渗透性和密实性。因此,掺用引气剂的混凝土抗腐蚀性也有明显改善。

 

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