一、概述
引氣劑是混凝土外加劑中的一個(gè)重要的獨(dú)立品種,其主要作用是大大改善與混凝土抗凍耐久性。此外,引氣劑對(duì)混凝土施工性能及其他綜合耐久性也有顯著的改善效果。目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)商品引氣劑主要為松香皂及松香熱聚物型,產(chǎn)品質(zhì)量均不理想,存在溶解性差、與其他外加劑復(fù)合性差、對(duì)混凝土強(qiáng)度降低較大:等缺點(diǎn)。
SJ-2型引氣劑是在SJ-1型引氣劑的基本上優(yōu)化配方,改進(jìn)生產(chǎn)工藝精制而成的新一代引氣劑,質(zhì)量比SJ-1型引氣劑有更大的提高,具有水溶性強(qiáng)、與任何其他外加劑復(fù)合性好、引人氣泡平均孔徑較小,對(duì)混凝土強(qiáng)度降低較小等特點(diǎn),是一種在國(guó)內(nèi)混凝土工程中極有應(yīng)用前景的優(yōu)質(zhì)引氣劑。
引氣劑是混凝土外加劑中的一個(gè)重要的獨(dú)立品種,其主要作用是大大改善與混凝土抗凍耐久性。此外,引氣劑對(duì)混凝土施工性能及其他綜合耐久性也有顯著的改善效果。目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)商品引氣劑主要為松香皂及松香熱聚物型,產(chǎn)品質(zhì)量均不理想,存在溶解性差、與其他外加劑復(fù)合性差、對(duì)混凝土強(qiáng)度降低較大:等缺點(diǎn)。
SJ-2型引氣劑是在SJ-1型引氣劑的基本上優(yōu)化配方,改進(jìn)生產(chǎn)工藝精制而成的新一代引氣劑,質(zhì)量比SJ-1型引氣劑有更大的提高,具有水溶性強(qiáng)、與任何其他外加劑復(fù)合性好、引人氣泡平均孔徑較小,對(duì)混凝土強(qiáng)度降低較小等特點(diǎn),是一種在國(guó)內(nèi)混凝土工程中極有應(yīng)用前景的優(yōu)質(zhì)引氣劑。
二、產(chǎn)品性能
1.原料及生產(chǎn)工藝; SJ型引氣劑以我國(guó)分布極廣的天然野生植物皂英為主要原料,原料來(lái)源豐富,成本低,有利于保證產(chǎn)品批量生產(chǎn)和降低成本,具有極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 產(chǎn)品由植物提煉的三布皂試與少量改性物質(zhì)混合制成。它的生產(chǎn)主要是 利用三暗皂民易溶于水的特性,從原料中溶出有用成份加以分離、濃縮、精制。
2.物理性質(zhì)和化學(xué)組成
產(chǎn)品有粉狀和液狀兩種。粉狀產(chǎn)品呈褐色,比重約為1.3,水份含量小于5%,水不溶物微量,產(chǎn)品中含有少量揮發(fā)份和糖份,但不影響產(chǎn)品質(zhì)量和使用。液狀產(chǎn)品呈深棕色,不透明,波美度200,固體含量大于15%,沉淀物微量。SJ型引氣劑是一種非離子型表面活性物質(zhì),其主要成份有機(jī)物三暗皂戒,易溶于水,對(duì)酸、堿和硬水有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性。
3.質(zhì)量指標(biāo)
采用鈾環(huán)法和滴重(體積)法對(duì)產(chǎn)品溶液的表面張力進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果表明,? 隨著溶液濃度的增大,其表面張力降低,開(kāi)始時(shí)下降幅度較大,隨后逐漸變緩,最終可使溶液表面張力降至40達(dá)因/厘米以下。
按JGJ56-84推薦的機(jī)搖法對(duì)產(chǎn)品溶液的起泡容量和泡沫穩(wěn)定性進(jìn)行穩(wěn)予定,結(jié)果表明,臼-2型引氣劑具有相當(dāng)高的起泡能力和泡沫穩(wěn)定性,并隨溶液再濃度的增大而提高;溶液pH值經(jīng)測(cè)定結(jié)果表明,該引氣劑呈弱酸性,其pH值變化范圍約為5-7(見(jiàn)表1)。
表1 SJ-2型引氣劑溶液試驗(yàn)結(jié)果(25℃)
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溶液濃度(%) |
起泡容量(ml) |
5分鐘后泡沫容量(ml) |
泡沫穩(wěn)定性(%） |
pH值 |
|
0.4 |
52 |
47 |
90.4 |
6.89 |
|
0.65 |
61 |
55 |
90.2 |
6.37 |
|
0.8 |
67 |
61 |
91.0 |
6.01 |
|
1.3 |
73 |
69 |
94.5 |
5.49 |
產(chǎn)品經(jīng)南京水利科學(xué)研究院材料結(jié)構(gòu)所按我國(guó)《混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)》檢測(cè),結(jié)果表明,其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家引氣劑指標(biāo)一等品。
4.使用性能
(1)摻量與含氣量的關(guān)系
混凝土含氣量主要由引氣劑摻量來(lái)決定,混凝土拌合物流動(dòng)性和超塑化劑的使用對(duì)混凝土含氣量也有明顯的影響。SJ-2型引氣劑滿足抗凍混凝土要求含氣量的常規(guī)摻量為0.2~0.3%。但是,超塑化劑與SJ-2型引氣劑的復(fù)合使用,會(huì)引起混凝土含氣量一定程度的損失,如要達(dá)到未摻超塑化劑引氣混凝土相同含氣量,則要適當(dāng)增加引氣劑摻量。混凝土拌合物塌落度(或用水量)對(duì)混凝土含氣量也有明顯影響,干硬性或低塑性混凝土拌合物粘度大,使得氣泡的形成較困難,混凝土含氣量較低;大塌落度或流態(tài)混凝土拌合物中氣泡聚合逸出的可能性增大,混凝土振動(dòng)過(guò)程中大量氣泡逸出,又使得含氣量急驟下降。
所以,對(duì)滿足不同工程混凝土要求的含氣量,SJ-2型引氣劑摻量須通過(guò)試驗(yàn)確定。
(2)與其他外加劑的復(fù)合性
產(chǎn)品水溶性極強(qiáng),可與任何其他外加劑按任何比例復(fù)合使用。
(3)對(duì)混凝土性能的影響
SJ-2型引氣劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的降低幅度和國(guó)際通用的老牌產(chǎn)品Vin- sol引氣劑大致相同,明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)引氣劑產(chǎn)品。同等易性條件下,當(dāng)含氣量低于3%時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度不但沒(méi)有下降,還略有提高;含氣量在5%時(shí),增加單位含氣量,混凝土抗壓強(qiáng)度損失率不大于3%。盡管SJ-2型引氣劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度有所降低,但含氣量不大時(shí)(小于5%),混凝土抗折強(qiáng)度非但不降低,反而有所提高,這對(duì)于其應(yīng)用于道路混凝土工程是非常有利的。
除了對(duì)混凝土抗凍性和抗鹽凍性具有顯著的改善效果外,試驗(yàn)研究表明,SJ -2型引氣劑對(duì)混凝土其他耐久性也有不可忽視的改善效果。引氣引人的微小氣泡可作為體積膨脹的"緩沖閥",降低和延緩其他物理膨脹(如鹽晶體結(jié)晶壓等)和化學(xué)反應(yīng)膨脹(如堿骨料反應(yīng)和硫酸鹽反應(yīng)等)引起的混凝土破壞。從表2試驗(yàn)結(jié)果清楚地證實(shí)了SJ-2型引氣劑在這方面的顯著效果。當(dāng)混凝土中引氣量為4.5%時(shí),在20%NaCl溶液中經(jīng)15次干濕循環(huán)后,鹽結(jié)壓產(chǎn)生的膨脹率比非引氣混凝土降低約41.3%;按JGJ53-92標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的2個(gè)月后堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹率比非引氣混凝土降低約57.0%。
表2 SJ-2型引氣劑對(duì)混凝土抗鹽結(jié)晶壓和堿集料反應(yīng)膨脹破壞的影響
試驗(yàn)項(xiàng)目 20%NaCl溶液中干濕循環(huán)后的膨脹率(×10-4) 按JGJ53-92標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的堿集料反應(yīng)的膨脹率(×10-4)
4.使用性能
(1)摻量與含氣量的關(guān)系
混凝土含氣量主要由引氣劑摻量來(lái)決定,混凝土拌合物流動(dòng)性和超塑化劑的使用對(duì)混凝土含氣量也有明顯的影響。SJ-2型引氣劑滿足抗凍混凝土要求含氣量的常規(guī)摻量為0.2~0.3%。但是,超塑化劑與SJ-2型引氣劑的復(fù)合使用,會(huì)引起混凝土含氣量一定程度的損失,如要達(dá)到未摻超塑化劑引氣混凝土相同含氣量,則要適當(dāng)增加引氣劑摻量。混凝土拌合物塌落度(或用水量)對(duì)混凝土含氣量也有明顯影響,干硬性或低塑性混凝土拌合物粘度大,使得氣泡的形成較困難,混凝土含氣量較低;大塌落度或流態(tài)混凝土拌合物中氣泡聚合逸出的可能性增大,混凝土振動(dòng)過(guò)程中大量氣泡逸出,又使得含氣量急驟下降。
所以,對(duì)滿足不同工程混凝土要求的含氣量,SJ-2型引氣劑摻量須通過(guò)試驗(yàn)確定。
(2)與其他外加劑的復(fù)合性
產(chǎn)品水溶性極強(qiáng),可與任何其他外加劑按任何比例復(fù)合使用。
(3)對(duì)混凝土性能的影響
SJ-2型引氣劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的降低幅度和國(guó)際通用的老牌產(chǎn)品Vin- sol引氣劑大致相同,明顯優(yōu)于國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)引氣劑產(chǎn)品。同等易性條件下,當(dāng)含氣量低于3%時(shí),混凝土抗壓強(qiáng)度不但沒(méi)有下降,還略有提高;含氣量在5%時(shí),增加單位含氣量,混凝土抗壓強(qiáng)度損失率不大于3%。盡管SJ-2型引氣劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度有所降低,但含氣量不大時(shí)(小于5%),混凝土抗折強(qiáng)度非但不降低,反而有所提高,這對(duì)于其應(yīng)用于道路混凝土工程是非常有利的。
除了對(duì)混凝土抗凍性和抗鹽凍性具有顯著的改善效果外,試驗(yàn)研究表明,SJ -2型引氣劑對(duì)混凝土其他耐久性也有不可忽視的改善效果。引氣引人的微小氣泡可作為體積膨脹的"緩沖閥",降低和延緩其他物理膨脹(如鹽晶體結(jié)晶壓等)和化學(xué)反應(yīng)膨脹(如堿骨料反應(yīng)和硫酸鹽反應(yīng)等)引起的混凝土破壞。從表2試驗(yàn)結(jié)果清楚地證實(shí)了SJ-2型引氣劑在這方面的顯著效果。當(dāng)混凝土中引氣量為4.5%時(shí),在20%NaCl溶液中經(jīng)15次干濕循環(huán)后,鹽結(jié)壓產(chǎn)生的膨脹率比非引氣混凝土降低約41.3%;按JGJ53-92標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的2個(gè)月后堿集料反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹率比非引氣混凝土降低約57.0%。
表2 SJ-2型引氣劑對(duì)混凝土抗鹽結(jié)晶壓和堿集料反應(yīng)膨脹破壞的影響
試驗(yàn)項(xiàng)目 20%NaCl溶液中干濕循環(huán)后的膨脹率(×10-4) 按JGJ53-92標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的堿集料反應(yīng)的膨脹率(×10-4)
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混凝土品種 |
10次 |
15次 |
0.5個(gè)月 |
2個(gè)月 |
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不摻引氣劑 |
3.2 |
9.2 |
26.5 |
2.98 |
|
引氣量4.5% |
1.8 |
5.4 |
10.0 |
1.28 |
|
引氣后膨脹降低率(%) |
43.8 |
41.3 |
62.3 |
57.0 |
試驗(yàn)結(jié)果同時(shí)顯示,引氣也可改善混凝土的抗?jié)B性能,僅從這一點(diǎn),引氣劑就可提高混凝土的綜合耐久性。
SJ-2型引氣劑能顯著改善新拌混凝土性能,新拌混凝土的和易性、塑性和內(nèi)聚性可得到顯著提高,離析和泌水現(xiàn)象可顯著降低。在原材料比例不變的條件下,引氣可以提高混凝土的流動(dòng)性,而在相同塌落度條件下,引氣可以降低混凝土拌和用水量。另外,引氣還可降低新拌混凝土塌落度損失。
三、適用范圍
1.用于對(duì)混凝土耐久性(特別是抗凍耐久性)要求同的混凝土結(jié)構(gòu)中,如水工、港工及道橋等重要工程;
2.北方撒除冰鹽的混凝土公路、橋梁;
3.對(duì)施工和易性要求高的混凝土工程;
4.因其具有極強(qiáng)的水溶性,與其他外加劑具有很強(qiáng)的復(fù)合性能,所以是配制泵送劑等其它復(fù)合外加劑的重要組成部分。
四、工程應(yīng)用情況
隨著人們對(duì)引氣劑特性的認(rèn)識(shí)和使用經(jīng)驗(yàn)的增長(zhǎng),其用途正在逐步拓寬。 SJ型引氣劑自1989年開(kāi)始生產(chǎn)、推廣應(yīng)用以及質(zhì)量不斷完善,以其獨(dú)特的性能迄今已被全國(guó)數(shù)家混凝土外加劑廠用于生產(chǎn)復(fù)合外加劑,先后在廣東深汕高速公路、廣珠高速公路、阿三高速公路集佳路段、江陰長(zhǎng)江大橋、蕪湖長(zhǎng)江大橋、上海奉浦大橋、云峰水電站、鶴崗火電站、東北蓮花水電站等重大工程中廣泛應(yīng)用,大大提高了混凝土工程的施工性能和結(jié)構(gòu)耐久性,給國(guó)家?guī)?lái)了不可估量的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
