不同品種引氣劑對混凝土性能影響的差異

李遠(yuǎn)，高寬（遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院，遼寧沈陽 110003）

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不同品種引氣劑對混凝土性能影響的差異

李遠(yuǎn)，高寬
（遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院，遼寧沈陽 110003）

［摘 要］研究不同品種引氣劑對混凝土減水率、含氣量及含氣量1h經(jīng)時變化量、抗壓強(qiáng)度比和抗凍性的影響，分析各種引氣劑的差異，為引氣劑的選擇和應(yīng)用提供了依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］引氣劑；減水率；含氣量；抗壓強(qiáng)度比；抗凍性

0　引言

隨著混凝土的耐久性被日益重視，引氣劑的研究應(yīng)用成為外加劑領(lǐng)域的一個熱點。水工混凝土都經(jīng)常或周期性地受環(huán)境水的作用，在水工混凝土中摻入引氣劑提高混凝土抗凍、抗?jié)B、抗碳化等耐久性具有不可替代的作用。在北方地區(qū)為了更好的提高混凝土的抗凍性，都需要摻入引氣型外加劑，其中引氣劑是該類外加劑的主要成分之一。在現(xiàn)階段引氣劑的品種繁多，性能指標(biāo)也參差不齊，為了更好的應(yīng)用引氣劑，進(jìn)行引氣劑對混凝土性能影響的研究。

1　引氣劑的品種及選擇

1.1松香皂及松香類

松香與苯酚、硫酸和氫氧化鈉以一定比例加熱條件下制成。目前在國內(nèi)水工混凝土最常用的引氣劑。主要有：松香酸鈉、改性松香熱聚物、松香酸鹽等，研究選用的是改性松香熱聚物。

1.2烷基苯磺酸鹽類

工業(yè)上是用廉價的石油化學(xué)制品丙烯為原料，使其聚合成丙烯四聚體，再與苯反應(yīng)，則得到十二烷基的復(fù)雜混合物。主要有：十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等，研究選用的是十二烷基硫酸鈉。

1.3皂角苷類

皂角苷類引氣劑產(chǎn)品主要用三萜皂甙與少量改性化學(xué)物質(zhì)混合而成。它的生產(chǎn)原理主要是利用三萜皂甙易溶于水和乙醇的特性，從植物原料中溶出三萜皂甙成份，然后經(jīng)與殘渣分離、濃縮精制而成。該類引氣劑的氣泡結(jié)構(gòu)較好，產(chǎn)泡半徑較小，因此抗凍指標(biāo)較高，降低強(qiáng)度相對較小。

1.4木質(zhì)素鹽類

木質(zhì)素鹽類是造紙工業(yè)的副產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有減水劑和引氣作用。主要有：木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣等，研究選用的是木質(zhì)素磺酸鈉。

1.5聚醚多元醇類

該類引氣劑主要與聚羧酸高性能減水劑進(jìn)行復(fù)配應(yīng)用。

2　主要試驗內(nèi)容

2.1試驗方法

研究中，混凝土配合比和試驗方法參照GB8076-2008《混凝土外加劑》進(jìn)行試驗。

2.2試驗內(nèi)容

拌合物性能主要包括減水率、含氣量及含氣量1 h經(jīng)時變化量，硬化混凝土包括抗壓強(qiáng)度比、200次相對耐久性；以及各引氣劑在混凝土中相同含氣量的抗凍性能。

3　試驗結(jié)果及分析

3.1松香皂及松香類

改性松香熱聚物引氣劑的試驗結(jié)果詳見表1。

表1　改性松香熱聚物性能試驗結(jié)果

隨著摻量的增加減水率和含氣量不斷增加，當(dāng)摻量為0.020%時，減水率為6%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求；當(dāng)摻量為0.012%時，含氣量為3.3%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，含氣量1 h經(jīng)時變化量為-0.7%～-0.9%。隨著混凝土含氣量的增加抗壓強(qiáng)度比不斷降低；當(dāng)混凝土含氣量小于3%時，抗壓強(qiáng)度比約有增加；當(dāng)混凝土含氣量3%～5%時，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低2%～3%；當(dāng)混凝土含氣量在5%～8%時，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低4%～6%。隨著混凝土含氣量的增加抗凍性先增加后降低；當(dāng)摻量為0.020%，混凝土含氣量為5.6%，動彈性模量保留值達(dá)到最高值，即為92%。

3.2烷基苯磺酸鹽類

十二烷基磺酸鈉引氣劑的試驗結(jié)果詳見表2。

表2　十二烷基磺酸鈉性能試驗結(jié)果

隨著摻量的增加減水率基本為0，當(dāng)摻量為0.010%時，減水率也只有1%；隨著摻量的增加含氣量不斷增加，當(dāng)摻量為0.002%時，含氣量為3.3%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，含氣量1 h經(jīng)時變化量為-1.0%～-1.5%。隨著混凝土含氣量的增加抗壓強(qiáng)度比不斷降低；當(dāng)混凝土含氣量小于3%時，抗壓強(qiáng)度比約有增加；當(dāng)混凝土含氣量3%～5%時，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低2%～3%；當(dāng)混凝土含氣量在5%～8%時，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低5%～6%。隨著混凝土含氣量的增加抗凍性先增加后降低；當(dāng)摻量為0.006%，混凝土含氣量為5.8%，動彈性模量保留值達(dá)到最高值，即為84%。

3.3皂角苷類

三萜皂苷引氣劑的試驗結(jié)果詳見表3。

表3　三萜皂苷性能試驗結(jié)果

隨著摻量的增加減水率和含氣量不斷增加；當(dāng)摻量為0.016%時，減水率為6%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，含氣量為3.4%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，含氣量1 h經(jīng)時變化量為-0.3%～-0.6%。隨著混凝土含氣量的增加抗壓強(qiáng)度比不斷降低；當(dāng)混凝土含氣量小于3%時，抗壓強(qiáng)度比約有增加；當(dāng)混凝土含氣量3%～5%時，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低1%～2%；當(dāng)混凝土含氣量在5%～8%時，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低4%～5%。隨著混凝土含氣量的增加抗凍性先增加后降低；當(dāng)摻量為0.024%，混凝土含氣量為6.2%，動彈性模量保留值達(dá)到最高值，即為95%。

3.4木質(zhì)素鹽類

木質(zhì)素磺酸鈉的試驗結(jié)果詳見表4。隨著摻量的增加減水率、含氣量和凝結(jié)時間差不斷增加，含氣量1h經(jīng)時變化量為-1.3%～-1.7%。隨著摻量的增加抗壓強(qiáng)度比和抗凍性先增加后降低，當(dāng)摻量達(dá)到0.6%凝結(jié)時間差急劇增加，抗壓強(qiáng)度比急劇降低。該類外加劑一般歸納為普通減水劑，達(dá)到一定摻量有較強(qiáng)的緩凝效果，在摻量不大于0.4%，抗壓強(qiáng)度比都有明顯提高。

表4　木質(zhì)素磺酸鈉性能試驗結(jié)果

3.5聚醚多元醇類

聚醚多元醇類引氣劑的試驗結(jié)果詳見表5。

表5　聚醚多元醇類性能試驗結(jié)果

隨著摻量的增加減水率不斷增加，但都小于標(biāo)準(zhǔn)要求；隨著摻量的增加含氣量不斷增加，當(dāng)摻量為0.016%時，含氣量為3.3%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，含氣量1h經(jīng)時變化量為-0.9%～-1.3%。隨著混凝土含氣量的增加抗壓強(qiáng)度比不斷降低；當(dāng)混凝土含氣量小于3%時，抗壓強(qiáng)度比約有增加；當(dāng)混凝土含氣量3%～5%時，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低2%～3%；當(dāng)混凝土含氣量在5%～8%時，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低5%～6%。隨著混凝土含氣量的增加抗凍性先增加后降低；當(dāng)摻量為0.010%，混凝土含氣量為5.4%，動彈性模量保留值達(dá)到最高值，即為90%。

3.6抗凍對比試驗

各引氣劑在混凝土中相同含氣量的抗凍性能試驗結(jié)果詳見表6。

混凝土在相同含氣量下，各引氣劑的摻量由小至大為：十二烷基磺酸鈉、聚醚多元醇類、改性松香熱聚物、三萜皂苷、木質(zhì)素磺酸鈉；混凝土在相同含氣量下，各引氣劑的抗凍性能由低至高為：木質(zhì)素磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、聚醚多元醇類、改性松香熱聚物、三萜皂苷。由此可知，引氣劑摻量最小的是十二烷基磺酸鈉，抗凍性能最優(yōu)的是三萜皂苷。

表6　各引氣劑在混凝土相同含氣量試驗結(jié)果

4　結(jié)論

各種引氣劑對混凝土性能都存在一定差異，其中差異如下：

1）減水率。在引氣劑的合理適用范圍內(nèi)十二烷基苯磺酸鈉基本沒有減水率，聚醚多元醇類的減水率次之，其他品種引氣劑到達(dá)一定摻量具有滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的減水率。

2）含氣量。在相同含氣量下，各引氣劑的摻量由小至大為：十二烷基磺酸鈉、聚醚多元醇類、改性松香熱聚物、三萜皂苷、木質(zhì)素磺酸鈉；含氣量1 h經(jīng)時變化量由小至大為：木質(zhì)素磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、聚醚多元醇類、改性松香熱聚物、三萜皂苷。

3）抗壓強(qiáng)度比。除木質(zhì)素磺酸鈉以外的引氣劑，當(dāng)含氣量小于3%抗壓強(qiáng)度比約有提高；當(dāng)含氣量在3%～5%，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低1%～3%；當(dāng)含氣量在5%～8%，含氣量每提高1%，抗壓強(qiáng)度比降低4%～6%。

4）抗凍性。各引氣劑在相同含氣量條件下，混凝土抗凍性由低至高為：木質(zhì)素磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、聚醚多元醇類、改性松香熱聚物、三萜皂苷。

［參考文獻(xiàn)］

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［2］葛兆明.混凝土外加劑［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［3］李金玉，曹建國.水工混凝土耐久性的研究和應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2004.

［中圖分類號］TV41

［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］B

［文章編號］1002－0624（2016）02－0045－03

［收稿日期］#2015-11-03