引氣劑高性能化的新進(jìn)展
一、引氣劑在高性能混凝土中的作用
混凝土新拌性能
改善和易性:增加新拌混凝土的漿體量,提高粘聚性,減少離析;
提高密實(shí)性:有助于漿體在振動(dòng)條件下液化、密實(shí),減少混凝土的內(nèi)部缺陷;
混凝土力學(xué)性能
含氣量提高,強(qiáng)度損失小
混凝土耐久性能
提高抗?jié)B性;引入細(xì)微、封閉、互不連通的氣泡,減少滲透通道;
增強(qiáng)抗凍性 :引入的氣泡緩解了凍融過程中產(chǎn)生的冰脹壓力和毛細(xì)孔水的滲透壓力。
二、影響引氣劑性能的主要因素
水泥
?。?)細(xì)度:越細(xì)的水泥顆粒,比表面越大,吸附的引氣劑分子增多,使水相中引氣劑濃度下降,砼含氣量下降;
(2)礦物組成:C3A增大混凝土拌合物粘度、吸附引氣劑分子,砼含氣量下降;
?。?)堿的形態(tài):可溶性硫酸根離子降低了氣泡的穩(wěn)定性,鉀、鈉離子促進(jìn)了水泥顆粒之間離子橋的形成,有助于氣泡的穩(wěn)定。
粉煤灰
?。?)細(xì)度:影響引氣劑在粉煤灰上的吸附,粉煤灰顆粒越細(xì),相同引氣劑摻量下,砼含氣量越低;
?。?)碳含量:類似于活性炭吸附機(jī)理,碳含量越高,相同引氣劑摻量下,砼含氣量越低。
砂 :細(xì)粉含量越高,細(xì)度模數(shù)越小,吸附的引氣劑的量越大,含氣量越低;
粗骨料 : 粒徑越小、表面粗糙度越大,含氣量越低;
水灰比 :水灰比低,漿體粘度大,引氣困難
外加劑 :對(duì)于砼含氣量,存在正、負(fù)兩種效應(yīng)
?。?)正效應(yīng):與引氣劑之間具有協(xié)同效應(yīng)的外加劑,有助于氣泡形成,如木質(zhì)素磺酸鹽減水劑和聚羧酸超塑化劑;
(2)負(fù)效應(yīng):具有電荷性的外加劑,增加了水泥顆粒間的排斥力,有利于氣泡相互聚集,降低了引氣劑的穩(wěn)泡性能,如萘系減水劑;
施工工藝 :振搗施工工藝,降低了混凝土的含氣量
三、引氣劑在應(yīng)用中存在的主要問題
摻量大:對(duì)于引氣能力較弱的引氣劑,影響尤為明顯;
氣泡穩(wěn)定性差:含氣量經(jīng)時(shí)損失大;
氣泡結(jié)構(gòu)不合理:大泡多,分布不均勻。
四、引氣劑高性能化的新進(jìn)展
1、增強(qiáng)引氣劑的起泡性能 (Strengthening the air entraining ability of AEA):合理組裝引氣劑分子中的極性基團(tuán)和非極性基團(tuán),進(jìn)一步降低引氣劑的表面張力,降低摻量。
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混凝土新拌性能
摻聚羧酸專用引氣劑的混凝土新拌性能
2、提高氣泡穩(wěn)定性 Enhancing the bubble stability
改善液膜表面單分子層的粘彈性,提高單分子膜的崩潰壓,含氣量損失小
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3、提高氣泡質(zhì)量 Enhancing the quality of entrained air
(1)優(yōu)化混凝土的氣孔結(jié)構(gòu) (optimizing the air-void system)
a 硬化引氣混凝土的氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù) parameters of the air-void system in hardened concrete
b 硬化引氣混凝土的氣孔分布 air-void distribution of harden concrete
?。?)引入更多細(xì)小氣泡,減小硬化混凝土的強(qiáng)度損失 Compressive strength of concrete
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4、大幅提高混凝土耐久性能 Improvement of concrete durability
(1)凍融性能(Cycle of freezing and thawing )
(2)碳化性能(Carbonization resistance)
(3)抗氯離子滲透性能 (Chlorine ion permeability resistance)
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5、改善施工性 Ready-to-use
改善均一性與可溶性:運(yùn)用表面活性劑分子自組裝技術(shù)生產(chǎn)高濃產(chǎn)品品質(zhì)均一,可與水以任意比例混溶,便于施工,易于控制;
配伍性能:同時(shí)具有極性和非極性兩種基團(tuán),PH值接近中性,強(qiáng)化與其他外加劑相互作用的正效應(yīng),弱化負(fù)效應(yīng)。
五、引氣劑高性能化研究建議
加快系列化產(chǎn)品的開發(fā)
借鑒其他行業(yè)領(lǐng)域的研究成果
加強(qiáng)機(jī)理研究
六、工程應(yīng)用
龍灘水電站:應(yīng)用于大壩主體碾壓混凝土、C50抗沖耐磨混凝土,引氣劑摻量低,與外加劑相容性好,含氣量損失??;
景洪水電站:壩體硬化碾壓混凝土氣泡結(jié)構(gòu)好,有效保證了混凝土的強(qiáng)度和抗凍性能;
銀盤水電站:碾壓混凝土圍堰,與原材料相容性及溫度的適應(yīng)性好;
居甫渡水電站和戈蘭灘水電站:對(duì)于采用當(dāng)?shù)氐V渣和石粉代替粉煤灰的情況下,很好地解決了碾壓混凝土引氣困難的問題.
七、結(jié)論
運(yùn)用分子組裝技術(shù),降低引氣劑的表面張力,提高引氣劑的引氣能力,從而降低摻量;
通過改善液膜表面單分子層的粘彈性,可以提高單分子膜的崩潰壓,減少含氣量損失;
通過引入陰離子和非極性離子,改善與其它外加劑的相容性,優(yōu)化氣泡結(jié)構(gòu);
通過調(diào)整PH值和添加功能組分,改善水溶性,產(chǎn)品能與水以任意比例混融.
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