MNC－HAJ型引氣高效減水劑air entraining admixture and superplasticizer

一、用途及特點(diǎn)
摻加本劑可以提高混凝土的流動(dòng)性和可塑性，減少泌水和離析，提高抗折強(qiáng)度10%～20%。摻加本劑的混凝土熱擴(kuò)散、熱傳導(dǎo)系數(shù)降低，混凝土的體積穩(wěn)定性和各種戶外結(jié)構(gòu)的耐候性得以提高。道路混凝土廣泛使用引氣劑，有利延長(zhǎng)道路的使用壽命。泵送砼摻用引氣劑可提高流動(dòng)性和泵送壓力。引氣混凝土最顯著的優(yōu)勢(shì)是大大提高抗凍性和抗鹽凍性，對(duì)有抗凍性要求的混凝土適宜的含氣量為3%～6%。
1、可用于對(duì)抗凍融性能要求高的混凝土、防滲混凝土、抗硫酸鹽混凝土、泌水嚴(yán)重的混凝土、貧混凝土、輕骨料混凝土、人工骨料配制的混凝土、普通混凝土以及對(duì)飾面有要求的混凝土。
2、耐久性（特別是抗凍性）要求高的混凝土結(jié)構(gòu)，如大壩、機(jī)場(chǎng)跑道、高等級(jí)混凝土公路路面、冷卻塔、水池、港工和海工結(jié)構(gòu)等。
3、北方地區(qū)撒除冰鹽的混凝土公路與橋梁。
4、對(duì)施工和工作性要求高的混凝土工程。
5、與其它外加劑復(fù)配生產(chǎn)復(fù)合外加劑。
6、不宜用于蒸養(yǎng)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土。
二、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB8076－1997
三、摻量與用法
1、摻量

摻引氣劑及引氣減水劑混凝土的含氣量

[ 應(yīng)用實(shí)例 1]

引氣減水劑在新疆勝利水庫(kù)砼中的應(yīng)用

　　主要用來(lái)改善塑性砂漿和混凝土的和易性稠度，減少泌水和離析，同時(shí)大幅度的提高硬化砂漿和混凝土的耐久性。
　　 引氣劑由相當(dāng)少量的表面活性物質(zhì)所組成，其分類如下：

（ 1 ）松香鹽
　　 松香鹽是國(guó)內(nèi)最廣泛使用的引氣劑，松香的化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中含有樹脂酸類，脂肪酸和中性物質(zhì)等，樹酯酸的結(jié)構(gòu)式所示。

樹脂酸結(jié)構(gòu)式

　　由于樹脂酸中具有－ COOH ，加堿后會(huì)發(fā)生反應(yīng)生成皂類。
　　 將松香與石碳酸 ( 苯酚 ) 、硫酸按一定比例投入反應(yīng)釜，在一定溫度和合適條件下反應(yīng)，該反應(yīng)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，經(jīng)過(guò)縮合、聚合反應(yīng)，變成一種分子比較大的物質(zhì)，再用過(guò)氫化鈉處理成為鈉鹽的縮合熱聚物。

（ 2 ）烷芳基磺酸鹽
　　 烷芳基磺酸鹽是最普遍的合成洗滌劑，是普通的表面活性性質(zhì)，烷基是與苯縮合的復(fù)雜石油殘余物，這種產(chǎn)物經(jīng)磺化、中和得到可溶性的鈉鹽，烷基物的碳大約為 12 。

(3) 磺化木質(zhì)素鹽
　　 磺化木質(zhì)素鹽是造紙工業(yè)的副產(chǎn)品，它在混凝土中引入空氣泡的性能較差，是一種較差的引氣劑。

1 、作用基理
　　 混凝土中的氣泡是由攪拌作用產(chǎn)生的，各種引氣劑的作用是使所產(chǎn)生的氣泡穩(wěn)定。在混凝土攪拌時(shí)，有兩種明顯的作用：
　　 第一種作用是夾帶空氣，特別是渦流的作用，正如任何液體攪拌時(shí)所見到的那樣，空氣被吸入渦流，然后由于剪切作用破裂成更小的氣泡，在盤式攪拌機(jī)中，渦流由物料攪拌機(jī)葉片推動(dòng)產(chǎn)生的。在鼓式攪拌機(jī)中，渦流主要存在于物料滾落下來(lái)的攪拌葉末端，為了產(chǎn)生渦流，混凝土應(yīng)有一定程度的流動(dòng)性，但對(duì)較干的拌合料，具有非常相似效果的一種捏合作用，使空氣被夾帶到混凝土中。
　　 第二種作用與骨料有關(guān)，它起到所謂的三維幕的作用。在攪拌過(guò)程中，當(dāng)物料相互之間逐級(jí)下落，以便在粒狀物料網(wǎng)狀系統(tǒng)中引入和保持氣泡，骨料對(duì)引氣起了不可否認(rèn)的作用。
　　 在攪拌過(guò)程中，該過(guò)程對(duì)塑性混凝土帶人空氣起了作用。摻與不摻引氣劑，操作是一致的，在這兩種情況下，夾帶空氣的作用是一樣的，其主要區(qū)別在于未摻引氣劑的混凝土在攪拌過(guò)程中空氣被漿體包裹形成氣泡。當(dāng)氣泡互相靠近時(shí)，會(huì)合并增大以至破裂和消失。因此，未摻引氣劑的混凝土夾帶的空氣量少，氣泡較大，摻入引氣劑的混凝土夾帶空氣量多而氣泡尺寸小。引氣劑的作用是使小氣泡穩(wěn)定并保留在混凝土中?！　∫龤鈩┓€(wěn)定氣泡的第一種作用是吸附在氣泡表面，形成吸附的分子膜，在水中由極性端作用形成定向排列，如果分子帶有電荷，氣泡在表面上就會(huì)獲得這種電荷，這樣在攪拌時(shí)當(dāng)兩個(gè)氣泡互相靠近時(shí)，它會(huì)受到靜電的相斥作用，使其分開。
　　 引氣劑穩(wěn)定氣泡的第二種作用是使氣泡周圍的定向排列的水層，可能達(dá)到幾個(gè)分子的厚度，這種所謂的水合膜也可起分隔氣泡的作用，并使其穩(wěn)定和散凝。在不改變氣泡勢(shì)能的非離子引氣劑吸附層的情況下，也有這種作用，與離子型引氣劑相比，非離子型的引氣劑的夾帶的空
　　 氣量較少，而且氣泡較大。
　　 引氣劑吸附在氣泡表面上和降低表面張力的另一作用是使氣泡合并和破裂的可能性減小。氣泡穩(wěn)定性增大。
　　 吸附膜和表面張力必然降低，也使氣泡穩(wěn)定，防止由馬蘭各尼效應(yīng) ( 因界面張力梯度引起的液體流動(dòng) ) 引起的機(jī)械變形的斷裂，這種效應(yīng)使氣泡局部恢復(fù)到原來(lái)形狀，因?yàn)樽冃问刮綄訚舛冉档?，結(jié)果局部表面張力增大，可抵消機(jī)械變形，同樣使氣泡穩(wěn)定。
　　 陰離子引氣作用的第二種方式似乎與混凝土液相組成產(chǎn)生的沉淀有關(guān)，從應(yīng)用的目的講，這是指其鈣鹽不可溶的程度，由于溶液中鈣離子濃度迅速地隨水泥水化進(jìn)展而很快增大，幾分鐘后就為 Ca(OH) 2 所飽和。這樣一來(lái)，如引氣劑的鈣鹽比 Ca(OH) ：更難溶，就會(huì)由溶液中沉淀，如果陰離子吸附和集中在氣泡的表面，這種沉淀會(huì)大量地在氣泡表面上形成。這種薄膜在氣泡表面上形成，并具有足夠的厚度和強(qiáng)度，有助于使氣泡穩(wěn)定和阻止凝聚。
　　 這些沉淀膜作用方式可能對(duì)于保護(hù)膠體是必要的，由于空間效應(yīng)阻止氣泡互相接近，保持分散和防止凝聚，這種作用在許多系統(tǒng)中是常有效的。
　　 如果全部引氣劑與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)沉淀出來(lái)，假定沒(méi)有一點(diǎn)使表面張力降低。有關(guān)這方面為數(shù)不多的試驗(yàn)結(jié)果是不一致的。有的認(rèn)為，由于全部引氣劑從溶液中沉淀出來(lái)，而沒(méi)有足夠的殘留下來(lái)形成氣泡和降低表面張力，就可獲得引氣，而另外一些研究者指出，在溶液中殘留的引氣劑對(duì)得到滿意的引氣量是重要的。
　　 眾所周知，許多引氣劑是復(fù)雜的混合物，其中一部分生成不溶性的沉淀，溶液中留下其他的組分吸附在氣泡表面上，并降低表面張力，已知陽(yáng)離子和非離子的表面活性劑在混凝土中不能形成不溶性的沉淀，可以引氣。此外，像磺酸鹽一類可溶性鈣鹽的陰離子引氣劑也可作為好的引氣劑，這似乎表明，不可溶薄膜作用不是必需的，但對(duì)這一過(guò)程有明顯的重要性。
　　 引氣劑穩(wěn)定氣泡體系的另一方式是由于吸附在水泥顆粒上。當(dāng)水泥顆粒與水接觸時(shí)，它們迅速地被細(xì)分散的水化硅酸鈣的水化產(chǎn)物所覆蓋，這層薄膜不透水可達(dá)到使水化迅速停止的程度，并且這種所謂的誘導(dǎo)初期持續(xù)一段時(shí)間，大約一直到初凝，在此期間，此后氣泡體系被固定下來(lái)。
　　 由于有可能吸附鈣離子的細(xì)分散的水化產(chǎn)物帶有正的表面電荷，可以假定：以后引氣劑吸附是由于正電性表面與陰離子表面活性劑的負(fù)離子之間靜電力吸附在該表面上，非離子非極性部分突出在顆粒周圍的水中，據(jù)稱這種作用提供了粒子的疏水性，結(jié)果使水泥顆粒吸附到氣泡上，由于粒子的平均大小比氣泡小得多，結(jié)果是水泥顆粒覆蓋在氣泡上，有助于氣泡固定在物料中，阻止氣泡上升和凝聚。
　　 一旦氣泡形成，并能防止損失而穩(wěn)定，進(jìn)一步的作用是考慮在硬化混凝土中的最后形成的影響。這種作用是氣泡中空氣的溶解和從一個(gè)氣泡至另一氣泡的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。
　　 氣泡內(nèi)的壓力較外部高，此差值叫做毛細(xì)管壓力，毛細(xì)管壓力的數(shù)值為 2T/γ ，式中 T 為液體的表面張力； γ 為氣泡中的半徑。小氣泡內(nèi)部的壓力可能是大的，由于氣體在溶液中的溶解度正比于氣體壓力，小氣泡的空氣會(huì)溶解掉，在其形成較大氣泡周圍更濃的溶液，因此，這種轉(zhuǎn)變將沿著濃度梯度的擴(kuò)散而產(chǎn)生，最后的結(jié)果使空氣由較小的氣泡轉(zhuǎn)變成較大的氣泡和相應(yīng)大的氣泡分布，實(shí)際上這種作用的結(jié)構(gòu)是最小氣泡趨于消失，根據(jù) Henry 定律的粗略的計(jì)算，空氣在水中的系數(shù)表明：直徑小于約 4μm 的氣泡實(shí)際消失，硬化混凝土的顯微觀測(cè)也表明不存在最小的氣泡。但這方面也有一些不一致的例證。

2 、對(duì)塑性混凝土性能的影響
(1) 坍落度與和易性
　　 在用水量相同時(shí)，引氣混凝土的坍落度高于非引氣混凝土，但這種變化與其說(shuō)僅僅改善了坍落度，倒不如說(shuō)改善了和易性之一，和易性是指混凝土在運(yùn)輸澆注、搗實(shí)和抹面時(shí)無(wú)嚴(yán)重離析的流動(dòng)性。
　　 氣泡產(chǎn)生及和易性增大，一般歸因于氣泡“類似球形軸承”作用，氣泡數(shù)量很多，每立方厘米的水泥漿體大約含有 25 萬(wàn)個(gè)，氣泡在混凝土澆注作業(yè)時(shí)與其他組成不同，在力的作用下它們是可壓縮的，較容易產(chǎn)生變形，結(jié)果提高了和易性。
　　 各種混凝土均需要增大和易性，但本身是粗糙和難以使用的混凝土，如輕骨料混凝土，采用引氣是特別有利的。

(2) 泌水和離析
　　 引氣混凝土的泌水和離析低于非引氣混凝土。泌水所帶來(lái)的最重要問(wèn)題之一是使混凝土內(nèi)部泌出的水再進(jìn)入混凝土的表面層，形成多孔和弱的表面區(qū)。從各方面考慮，泌水對(duì)混凝土是不好的，引入適量空氣直接消除泌水是非常有效的。
　　 離析是指固體物料的不均勻沉降，足以大到破壞混凝土的均勻性，已成為技術(shù)上的難題，離析既可在凝固過(guò)程中發(fā)生，也可以在混凝土運(yùn)輸、溜槽、泵送和其他作業(yè)時(shí)發(fā)生。引氣混凝土的離析比非引氣混凝土小，但引氣不能解決骨料級(jí)配不好，過(guò)貧混凝土和混凝土處理不恰當(dāng)?shù)人械膯?wèn)題。

(3) 抹面性能
　　 有經(jīng)驗(yàn)的飾面工有時(shí)感到，引氣混凝土有大量泌水，更難施工。有一些引氣混凝土更黏，附著在抹面工具上，但如果使用合適的工具 ( 一般用鎂質(zhì)或鋁質(zhì)工具 ) ，并且適當(dāng)延遲開始作業(yè)時(shí)間，引氣混凝土就沒(méi)這些問(wèn)題。實(shí)際上，由于沒(méi)有泌水性，引氣混凝土的裝飾是方便的，而且能保證表面的耐久性。

3 、對(duì)硬化混凝土的影響
　　 引氣劑明顯地影響混凝土的密度，混凝土的密度與含氣量成反比。

(1) 混凝土的抗凍作用
　　 摻有引氣劑的混凝土，大大延長(zhǎng)了其在受凍融循環(huán)反復(fù)作用條件下的使用壽命，這種改善不是百分之幾十，而是幾倍，甚至十幾倍地提高。
　　 當(dāng)混凝土表面處于冰點(diǎn)以下時(shí)，靠近表面孔隙中的非結(jié)晶水和滲進(jìn)的水分凍結(jié)，產(chǎn)生約 9 ％的體積膨脹，產(chǎn)生膨脹壓，使沒(méi)有凍結(jié)的自由水不得不遷移，當(dāng)遷移約束時(shí)就形成靜水壓，混凝土的薄弱部分由此造成微裂縫。當(dāng)遭受反復(fù)凍融循環(huán)時(shí)，裂縫發(fā)展，逐步造成剝落，混凝土中摻人引氣劑后，由于引入微細(xì)氣泡均勻分布在混凝土體內(nèi)，就可以容納自由水的遷移，從而大大緩和了靜水壓力，因此顯著地提高了混凝土承受反復(fù)凍融循環(huán)的能力。

前蘇聯(lián)斯莫赫科奇則用下列因素的共同影響來(lái)解釋：
①由于水灰比降低，提高了水泥石的密實(shí)度。
②由于減少了拌合物的體積含水量，使沉淀形成的毛細(xì)管體積減少。
③由于毛細(xì)管被氣泡堵塞，毛細(xì)管的表面疏水層及開孔變閉孔，使毛細(xì)管吸力降低。
④氣泡對(duì)水分凍結(jié)的局部壓力增大起緩沖作用。

(2) 強(qiáng) 度
　　 引氣劑對(duì)混凝土不利影響是降低強(qiáng)度，是一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)。一般用經(jīng)驗(yàn)法則來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)果，空氣含量增加 1 ％，強(qiáng)度下降 5 ％左右，這僅是近似的，在正常含氣量的范圍內(nèi)是有效的，由引氣造成抗壓強(qiáng)度的下降，在一定程度上可用降低用水量來(lái)抵消一部分。

(3) 彈性模量
　　 引氣混凝土的彈性模量下降與抗壓強(qiáng)度下降相同，即在引氣情況下，一般不改變強(qiáng)度和彈性模量之間的關(guān)系。

(4) 徐變和收縮
　　 引氣劑對(duì)收縮和徐變沒(méi)有明顯的影響，但有些研究已指出引氣混凝土有較大的收縮，其原因是將由于引氣造成的設(shè)計(jì)配比改變混為一談。 Neville 已經(jīng)指出，引氣劑對(duì)混凝土的徐變沒(méi)有重要的影響。

(5) 對(duì)滲透性的影響
　　 引氣劑對(duì)混凝土滲透性能的影響是，由于在混凝土的孔結(jié)構(gòu)中夾有大量的氣孔隙和引氣所產(chǎn)生混凝土配比變化。
　　 液體通過(guò)多孔固體的流速正比于氣孔的體積和孔大小的面積。因此，如果不考慮其他的變化，夾帶相當(dāng)大空隙到混凝土就會(huì)提高其滲透性。但由于泡大和以后水侵入的毛細(xì)管壓力小，氣泡不會(huì)被更多吸附水充滿，吸附就會(huì)相對(duì)沒(méi)什么變化。
　　 拌合水用量減少使?jié){體的體積變少，但是更重要的是水灰比降低，漿體滲透性的降低遠(yuǎn)低于水灰比的下降，這是關(guān)鍵性的因素，因此，適當(dāng)引氣混凝土的滲透性和毛細(xì)管吸附的速度低于非引氣混凝土。此外，引氣混凝土相當(dāng)好的均勻性及和易性，這也促成了較高的水密性。

(6) 對(duì)化學(xué)耐久性的影響
　　 引氣劑改善了混凝土抗硫酸鹽侵蝕的破壞，這種作用似乎與降低水灰比直接有關(guān)，因?yàn)榻档土藵B透性和侵蝕溶液的侵入。但這種影響是間接的，氣泡本身影響是不重要的，正如所預(yù)料的一樣。貧混凝土的耐久性改善最大。
　　 引氣混凝土對(duì)堿—骨料反應(yīng)敏感性影響沒(méi)有專門的試驗(yàn)，即使出現(xiàn)廣泛的反應(yīng)，具有相當(dāng)大量空間的砂漿不會(huì)產(chǎn)生膨脹。引氣劑是降低砂漿膨脹性的外加劑之中的一種，孔隙空間在一定程度限制了膨脹應(yīng)力，大概是由于提供容納反應(yīng)產(chǎn)物的空間的緣故。因?yàn)槭苡绊懙幕炷?，有時(shí)在其孔隙中會(huì)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物。

4 、影響引入空氣量的因素
　　 混凝土總的含氣量對(duì)防止其凍害不是最重要的因素，而且總含量只能用新拌混凝土測(cè)的參數(shù)。下面將討論對(duì)含氣量變化幾個(gè)顯著的影響因素，其中有些變化影響到混凝土氣泡間距因素，這是氣泡體系中最重要的參數(shù)，混凝土中氣泡間距越小，其耐久性就越好。

(1) 引氣劑摻量
　　 含氣量對(duì)引氣劑和引氣減水劑來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)重要指標(biāo)。在一般情況下，混凝土含氣量隨摻量增加而增大，當(dāng)摻量增至某一數(shù)值時(shí)，繼續(xù)增加但含氣量不再增多 ( 見圖 1) 。

圖 1 引氣劑摻量與含氣量之間的關(guān)系

(2) 坍落度
　　 坍落度對(duì)含氣量的影響列于表 1 。坍落度越大，含氣量就越高，一般坍落度增加約 7 ～ 10cm ，含氣量就會(huì)增加 1 ％。但在坍落度大至某一數(shù)值后，含氣量開始下降。增加水量，會(huì)產(chǎn)生更容易流動(dòng)的拌合物，攪拌就更容易引入空氣，引氣在很干的混凝土中是困難的，加水和加大砂量能產(chǎn)生更多氣泡空間，坍落度較高時(shí) ( 約在 17cm 以上 ) 提高拌合物的流動(dòng)性。含氣量在運(yùn)輸和澆注過(guò)程容易損失掉，含氣量會(huì)稍有下降。

表 1 不同坍落度對(duì)含氣量的影響

(3) 粗骨料的影響
　　 當(dāng)水泥品種、坍落度和水泥用量或水灰比大致相同時(shí)，石子粒徑小的含氣量大，石子料徑大的含氣量小，因?yàn)榛炷林幸氲目諝獯蟛糠质前谏皾{當(dāng)中，在確定混凝土配合比時(shí)，粗骨料粒徑大小與砂率的多少有密切關(guān)系。

(4) 水泥用量的影響
　　 用某水泥廠的同一水泥品種拌制的混凝土，水泥用量少的混凝土含氣量比高水泥用量混凝土的大。因此，在不同水泥用量情況下，為了得到所需的含氣量，必須對(duì)引氣劑摻量予以調(diào)整。否則，含氣量過(guò)大會(huì)降低強(qiáng)度，含氣量過(guò)小又不能滿足要求。當(dāng)原材料相同時(shí)，為了滿足含氣量要求時(shí)，引氣劑是隨水泥用量的增加而加大。

(5) 砂率的影響
　　 當(dāng)其他情況相同時(shí)，混凝土含氣量隨著砂率的降低而減少。這是因?yàn)榛炷林兴氲臍獯蟛糠职谏皾{中。

(6) 溫 度
　　 混凝土含氣量一般是隨溫度的升高而減少，美國(guó)瓦爾科和日本幸田等人研究的結(jié)果表明，如果把攪拌溫度 21 ℃ 的含氣量作 100 ％，那么在 10 ℃ 攪拌，含氣量增加 40 ％左右，然而在 4 0 ℃ 攪拌時(shí)，含氣量減了 30 ％左右，不管引氣劑的濃度和品種，這個(gè)傾向大體上都相同。即使改變水量，保持坍落度不變，也就是這樣。 Powers 認(rèn)為原因在于在高溫下幾乎沒(méi)有水用于氣泡的形成，但是更詳細(xì)的情況并不清楚。

(7) 攪拌時(shí)間和方法的影響
　　 用機(jī)械拌合，含氣量隨拌合時(shí)間延長(zhǎng)而增大，當(dāng)?shù)揭欢〞r(shí)間后，含氣量就不再增加，圖 2 表示在室內(nèi)用 50 升 攪拌機(jī)做的試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)加氣劑摻量為萬(wàn)分之一時(shí)，含氣量隨拌合時(shí)間而增大，拌合到 20min 時(shí)含氣量達(dá)到最大值，而繼續(xù)攪拌，含氣量不再增加，再延長(zhǎng)攪拌時(shí)含氣量下降。因此在使用過(guò)程，掌握混凝土的攪拌是很重要的。

圖 2 含氣量與攪拌時(shí)間的關(guān)系

　　人工拌合時(shí)能增大摻引氣劑混凝土的含氣量，但含氣量增加較少。如果配合比與機(jī)械攪拌時(shí)相同，人工攪拌時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加引氣劑的摻量。

(8) 振 搗
　　 振動(dòng)能降低混凝土的總含氣量，該法有排除混凝土大量氣泡的作用，特別是大氣泡。如果振搗時(shí)間相同，則混凝土的含氣量隨頻率增大而下降。為了保證混凝土中適當(dāng)?shù)暮瑲饬浚瑧?yīng)該試驗(yàn)確定適宜的振搗時(shí)間。

(9) 水泥的化學(xué)組成
　　 高堿水泥比低堿水泥易于引入較高的含氣量，高堿水泥僅需要較少的引氣劑，但對(duì)氣泡間距可能有不利的影響。研究表明，文沙爾樹脂用于高堿水泥其氣泡間距較大，磺化酸引氣劑的影響則有所不同。
　　 水泥偶然會(huì)被油或其他物質(zhì)污染，用這種水泥制備的混凝土的含氣量會(huì)有相當(dāng)大的變化，但其他性能沒(méi)有什么變化。有的水泥似乎對(duì)某些引氣劑特別敏感，但其原因尚未搞清楚，改變水泥或引氣劑能消除這類問(wèn)題。