不同品种引气剂对混凝土性能影响的差异
2016-08-01李远高宽辽宁江河水利水电新技术设计研究院辽宁沈阳110003
李远,高宽(辽宁江河水利水电新技术设计研究院,辽宁沈阳 110003)
不同品种引气剂对混凝土性能影响的差异
李远,高宽
(辽宁江河水利水电新技术设计研究院,辽宁沈阳 110003)
[摘 要]研究不同品种引气剂对混凝土减水率、含气量及含气量1h经时变化量、抗压强度比和抗冻性的影响,分析各种引气剂的差异,为引气剂的选择和应用提供了依据。
[关键词]引气剂;减水率;含气量;抗压强度比;抗冻性
0 引言
随着混凝土的耐久性被日益重视,引气剂的研究应用成为外加剂领域的一个热点。水工混凝土都经常或周期性地受环境水的作用,在水工混凝土中掺入引气剂提高混凝土抗冻、抗渗、抗碳化等耐久性具有不可替代的作用。在北方地区为了更好的提高混凝土的抗冻性,都需要掺入引气型外加剂,其中引气剂是该类外加剂的主要成分之一。在现阶段引气剂的品种繁多,性能指标也参差不齐,为了更好的应用引气剂,进行引气剂对混凝土性能影响的研究。
1 引气剂的品种及选择
1.1松香皂及松香类
松香与苯酚、硫酸和氢氧化钠以一定比例加热条件下制成。目前在国内水工混凝土最常用的引气剂。主要有:松香酸钠、改性松香热聚物、松香酸盐等,研究选用的是改性松香热聚物。
1.2烷基苯磺酸盐类
工业上是用廉价的石油化学制品丙烯为原料,使其聚合成丙烯四聚体,再与苯反应,则得到十二烷基的复杂混合物。主要有:十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等,研究选用的是十二烷基硫酸钠。
1.3皂角苷类
皂角苷类引气剂产品主要用三萜皂甙与少量改性化学物质混合而成。它的生产原理主要是利用三萜皂甙易溶于水和乙醇的特性,从植物原料中溶出三萜皂甙成份,然后经与残渣分离、浓缩精制而成。该类引气剂的气泡结构较好,产泡半径较小,因此抗冻指标较高,降低强度相对较小。
1.4木质素盐类
木质素盐类是造纸工业的副产品,该产品具有减水剂和引气作用。主要有:木质素磺酸钠、木质素磺酸钙等,研究选用的是木质素磺酸钠。
1.5聚醚多元醇类
该类引气剂主要与聚羧酸高性能减水剂进行复配应用。
2 主要试验内容
2.1试验方法
研究中,混凝土配合比和试验方法参照GB8076-2008《混凝土外加剂》进行试验。
2.2试验内容
拌合物性能主要包括减水率、含气量及含气量1 h经时变化量,硬化混凝土包括抗压强度比、200次相对耐久性;以及各引气剂在混凝土中相同含气量的抗冻性能。
3 试验结果及分析
3.1松香皂及松香类
改性松香热聚物引气剂的试验结果详见表1。
表1 改性松香热聚物性能试验结果
随着掺量的增加减水率和含气量不断增加,当掺量为0.020%时,减水率为6%达到标准要求;当掺量为0.012%时,含气量为3.3%达到标准要求,含气量1 h经时变化量为-0.7%~-0.9%。随着混凝土含气量的增加抗压强度比不断降低;当混凝土含气量小于3%时,抗压强度比约有增加;当混凝土含气量3%~5%时,含气量每提高1%,抗压强度比降低2%~3%;当混凝土含气量在5%~8%时,含气量每提高1%,抗压强度比降低4%~6%。随着混凝土含气量的增加抗冻性先增加后降低;当掺量为0.020%,混凝土含气量为5.6%,动弹性模量保留值达到最高值,即为92%。
3.2烷基苯磺酸盐类
十二烷基磺酸钠引气剂的试验结果详见表2。
表2 十二烷基磺酸钠性能试验结果
随着掺量的增加减水率基本为0,当掺量为0.010%时,减水率也只有1%;随着掺量的增加含气量不断增加,当掺量为0.002%时,含气量为3.3%达到标准要求,含气量1 h经时变化量为-1.0%~-1.5%。随着混凝土含气量的增加抗压强度比不断降低;当混凝土含气量小于3%时,抗压强度比约有增加;当混凝土含气量3%~5%时,含气量每提高1%,抗压强度比降低2%~3%;当混凝土含气量在5%~8%时,含气量每提高1%,抗压强度比降低5%~6%。随着混凝土含气量的增加抗冻性先增加后降低;当掺量为0.006%,混凝土含气量为5.8%,动弹性模量保留值达到最高值,即为84%。
3.3皂角苷类
三萜皂苷引气剂的试验结果详见表3。
表3 三萜皂苷性能试验结果
随着掺量的增加减水率和含气量不断增加;当掺量为0.016%时,减水率为6%达到标准要求,含气量为3.4%达到标准要求,含气量1 h经时变化量为-0.3%~-0.6%。随着混凝土含气量的增加抗压强度比不断降低;当混凝土含气量小于3%时,抗压强度比约有增加;当混凝土含气量3%~5%时,含气量每提高1%,抗压强度比降低1%~2%;当混凝土含气量在5%~8%时,含气量每提高1%,抗压强度比降低4%~5%。随着混凝土含气量的增加抗冻性先增加后降低;当掺量为0.024%,混凝土含气量为6.2%,动弹性模量保留值达到最高值,即为95%。
3.4木质素盐类
木质素磺酸钠的试验结果详见表4。随着掺量的增加减水率、含气量和凝结时间差不断增加,含气量1h经时变化量为-1.3%~-1.7%。随着掺量的增加抗压强度比和抗冻性先增加后降低,当掺量达到0.6%凝结时间差急剧增加,抗压强度比急剧降低。该类外加剂一般归纳为普通减水剂,达到一定掺量有较强的缓凝效果,在掺量不大于0.4%,抗压强度比都有明显提高。
表4 木质素磺酸钠性能试验结果
3.5聚醚多元醇类
聚醚多元醇类引气剂的试验结果详见表5。
表5 聚醚多元醇类性能试验结果
随着掺量的增加减水率不断增加,但都小于标准要求;随着掺量的增加含气量不断增加,当掺量为0.016%时,含气量为3.3%达到标准要求,含气量1h经时变化量为-0.9%~-1.3%。随着混凝土含气量的增加抗压强度比不断降低;当混凝土含气量小于3%时,抗压强度比约有增加;当混凝土含气量3%~5%时,含气量每提高1%,抗压强度比降低2%~3%;当混凝土含气量在5%~8%时,含气量每提高1%,抗压强度比降低5%~6%。随着混凝土含气量的增加抗冻性先增加后降低;当掺量为0.010%,混凝土含气量为5.4%,动弹性模量保留值达到最高值,即为90%。
3.6抗冻对比试验
各引气剂在混凝土中相同含气量的抗冻性能试验结果详见表6。
混凝土在相同含气量下,各引气剂的掺量由小至大为:十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷、木质素磺酸钠;混凝土在相同含气量下,各引气剂的抗冻性能由低至高为:木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷。由此可知,引气剂掺量最小的是十二烷基磺酸钠,抗冻性能最优的是三萜皂苷。
表6 各引气剂在混凝土相同含气量试验结果
4 结论
各种引气剂对混凝土性能都存在一定差异,其中差异如下:
1)减水率。在引气剂的合理适用范围内十二烷基苯磺酸钠基本没有减水率,聚醚多元醇类的减水率次之,其他品种引气剂到达一定掺量具有满足标准要求的减水率。
2)含气量。在相同含气量下,各引气剂的掺量由小至大为:十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷、木质素磺酸钠;含气量1 h经时变化量由小至大为:木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷。
3)抗压强度比。除木质素磺酸钠以外的引气剂,当含气量小于3%抗压强度比约有提高;当含气量在3%~5%,含气量每提高1%,抗压强度比降低1%~3%;当含气量在5%~8%,含气量每提高1%,抗压强度比降低4%~6%。
4)抗冻性。各引气剂在相同含气量条件下,混凝土抗冻性由低至高为:木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷。
[参考文献]
[1]妖燕.新型高性能混凝土耐久性的研究与工程应用[M].北京:中国建材工业出版社,2004.
[2]葛兆明.混凝土外加剂[M].北京:化学工业出版社,2004.
[3]李金玉,曹建国.水工混凝土耐久性的研究和应用[M].北京:中国电力出版社,2004.
[中图分类号]TV41
[文献标识码]B
[文章编号]1002-0624(2016)02-0045-03
[收稿日期]#2015-11-03