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        不同品種引氣劑對(duì)混凝土性能影響的差異

        2016-08-01 09:11:18李遠(yuǎn)高寬遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院遼寧沈陽(yáng)110003
        東北水利水電 2016年2期

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

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        不同品種引氣劑對(duì)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(jì)研究院,遼寧沈陽(yáng) 110003)

        [摘 要]研究不同品種引氣劑對(duì)混凝土減水率、含氣量及含氣量1h經(jīng)時(shí)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(gè)熱點(diǎn)。水工混凝土都經(jīng)?;蛑芷谛缘厥墉h(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(duì)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(guó)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(jià)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?jiān)蛛x、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(duì)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(yàn)內(nèi)容

        2.1試驗(yàn)方法

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

        2.2試驗(yàn)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(shí)變化量,硬化混凝土包括抗壓強(qiáng)度比、200次相對(duì)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(yàn)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(yàn)結(jié)果詳見表1。

        表1 改性松香熱聚物性能試驗(yàn)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(shí),減水率為6%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求;當(dāng)摻量為0.012%時(shí),含氣量為3.3%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,含氣量1 h經(jīng)時(shí)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(shí),抗壓強(qiáng)度比約有增加;當(dāng)混凝土含氣量3%~5%時(shí),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(shí),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(dòng)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(yàn)結(jié)果詳見表2。

        表2 十二烷基磺酸鈉性能試驗(yàn)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(shí),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(shí),含氣量為3.3%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,含氣量1 h經(jīng)時(shí)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(shí),抗壓強(qiáng)度比約有增加;當(dāng)混凝土含氣量3%~5%時(shí),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(shí),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(dòng)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(yàn)結(jié)果詳見表3。

        表3 三萜皂苷性能試驗(yàn)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(shí),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(shí)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(shí),抗壓強(qiáng)度比約有增加;當(dāng)混凝土含氣量3%~5%時(shí),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(shí),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(dòng)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(yàn)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(shí)間差不斷增加,含氣量1h經(jīng)時(shí)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(shí)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(yàn)結(jié)果

        3.5聚醚多元醇類

        聚醚多元醇類引氣劑的試驗(yàn)結(jié)果詳見表5。

        表5 聚醚多元醇類性能試驗(yàn)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(shí),含氣量為3.3%達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,含氣量1h經(jīng)時(shí)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(shí),抗壓強(qiáng)度比約有增加;當(dāng)混凝土含氣量3%~5%時(shí),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(shí),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(dòng)彈性模量保留值達(dá)到最高值,即為90%。

        3.6抗凍對(duì)比試驗(yàn)

        各引氣劑在混凝土中相同含氣量的抗凍性能試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果

        4 結(jié)論

        各種引氣劑對(duì)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(shí)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)]

        [1]妖燕.新型高性能混凝土耐久性的研究與工程應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2004.

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

        [中圖分類號(hào)]TV41

        [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B

        [文章編號(hào)]1002-0624(2016)02-0045-03

        [收稿日期]#2015-11-03

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