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      1. 产品技术

        聚羧酸系减水剂的引气性及其控制措施

        来源:   日期:2019-07-18 15:33:48  属于:产品技术
        文章摘要:

        1 聚羧酸系减水剂的引气性 

        聚羧酸系减水剂(PC)自20世纪90年代在日本面世后,就以其高效的减水性能和优异的保坍性能引起了国内外混凝土外加剂行业的密切关注。近十年来,国内PC产业得到了飞速发展,PC合成技术日趋成熟,在工程中得到广泛应用。然而,业内人士在使用PC的同时,也发现此类减水剂自身存在一些缺陷,其中比较突出的问题之一就是PC的引气性较大,使用后会使新拌混凝土的含气量增大并形成较多的大气泡,导致混凝土硬化后表面产生峰窝麻面缺陷,降低了混凝土的力学性能和耐久性。

        因此,如何在利用PC制备工作性能优异的混凝土的同时,又不显著增大混凝土的含气量是亟待解决的问题。

        PC分子结构中的亲水性聚醚侧链在提供空间位阻作用的同时,也会使PC分子具有一定的引气性。将PC加入混凝土拌合物中会显著降低拌合物的液相表面张力,从而使空气在拌合过程中更容易进入拌合物中。另外,PC还能使气泡表面形成一层水膜,带上与水泥颗粒相同的电荷。因此,气泡与水泥颗粒之间、气泡与气泡之间均会产生静电斥力,阻止水泥颗粒凝聚,对水泥颗粒产生分散-流化作用,从这方面来讲PC的引气性对混凝土的工作性能是有利的。但这些气泡尺寸大、结构不佳,在混凝土运输和振捣的过程中容易汇集形成大气泡。如果不能将这些大气泡及时排出,那么硬化后的混凝土就会含有较多孔隙,这对混凝土的力学性能和耐久性是有害的。

        实际工程中,如果对PC的含气量(注:按照国家标准GB8076,减水剂的含气量是指用该减水剂所拌制的混凝土的含气量,下同)没有特殊要求时,为了不影响混凝土的表观质量和强度,可直接在PC中复配消泡剂,将减水剂的含气量控制在3%以下。如果对PC的含气量有较高要求,需要改善混凝土的抗冻性时,就不能直接利用PC引入的气泡。这是因为掺PC的混凝土中的气泡尺寸大、结构不佳,对改善混凝土抗冻性不利。建议在PC中先复配一定量消泡剂,将大气泡消除,再复配一定量引气剂,引入尺寸合理的小气泡,即“先消后引”技术,但在应用过程中一定要注意消泡剂、引气剂等与PC的相容性。

        2 采用“先消后引”技术控制混凝土的含气量 

        2.1 “先消后引”技术

        新拌混凝土的初始状态对混凝土的可泵性、施工性能以及硬化后的力学性能和耐久性都有非常大的影响,而新拌混凝土初始状态的优劣在很大程度上取决于混凝土的含气量。在实际施工中,不同的工程部位会对混凝土的性能提出不同的要求,应先通过试拌确定混凝土的最佳含气量范围,并加以有效控制,从而满足混凝土的工作性能、力学性能和耐久性指标。

        由于组成的复杂性,不同PC的引气性也不尽相同。通常使用的PC含气量介于2.0%-8.0%之间,如此大的一个变动范围是一些重要工程所无法接受的。例如水利工程要求PC的含气量为4.0%-6.0%,铁路工程要求PC的含气量为4.5%-6.5%,建筑工程要求PC的含气量为3.0%-4.5%等。另外,新拌混凝土中泡径介于(10-100)μm之间、分布均匀、构造稳定的气泡是有益的;反之,泡径大且尺寸不一、分布不均匀、构造不稳定的气泡是有害的。在对PC的含气量有特殊要求时,例如抗冻性混凝土,可采用“先消后引”技术对PC进行复配处理,既消除了混凝土中的有害气泡,同时也通过优质的引气组分引入了稳定的、有益的小气泡,以此来调节控制混凝土内部的孔结构数量和质量,从而达到改善混凝土抗冻性的目的。

        2.2 消泡剂与PC的相容性

        按成分可将消泡剂分为矿物油类、有机硅类和聚醚类等。目前将消泡剂复配到其它类减水剂中使用的方法已经比较成熟,然而,PC与其它种类减水剂不同,其特殊的梳状结构赋予了它一系列优异性能,同时也使其对复配的其它外加剂具有较高的选择性。

        笔者选用了三种聚醚类消泡剂与PC进行了相容性试验。试验结果表明:PC与不同聚醚类消泡剂的相容性差异较大。因此,选用一种能与PC相容的消泡剂并确定其最佳用量正是复配的难点所在。

        2.3 合理控制消泡剂和引气剂的复配比例

        在实际使用中,要保证消泡剂和引气剂的复配比例适当,否则就不能达到预期效果。如果消泡剂掺量较多,势必会造成有益气泡减少,混凝土会出现流动性不佳的现象,甚至在混凝土搅拌完成后,气泡瞬时破裂,使混凝土流动性损失过快;反之,如果引气剂掺量过多,所引入的小气泡量就会增加,小气泡汇聚成大气泡的概率增加,也必然造成混凝土的含气量过大,最终对混凝土性能产生不良影响。因此,在进行PC与消泡剂、引气剂复配之前,必须通过大量的试验来确定合适的消泡剂和引气剂的复配比例。

        3 “先消后引”技术的注意事项 

        1)“先消后引”技术适用于自然含气量较高、引气性大及引入的气泡质量不良的PC(母液)。对混凝土抗冻性要求较高的工程,也要通过“先消后引”技术对PC进行处理。

        2)制备混凝土前,应对复掺了消泡剂和引气剂的PC进行附加搅拌以致均匀后再使用,并进行混凝土含气量试验,待符合要求后再正式投入使用。

        3)当对混凝土的含气量和含气量稳定性的要求特别高时,建议将消泡和引气过程分开进行,即先将消泡剂加入PC中组成复配产品,到现场后拌入混凝土搅拌约(10-20)s,然后再加入引气剂继续搅拌,这样使用效果更好。

        4)对于重要工程,必要时可在引气后再加入稳泡剂,效果更佳,尤其适用于运输距离较远或存放时间较长的情况。

        5)“先消后引”技术对施工组织要求比较严格,测试要求高,所以应事先制订严格的施工及检测措施,严格按预定工艺组织生产,以使“先消后引”技术达到最佳的应用效果。


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