三種引氣劑對混凝土的抗?jié)B性能影響

（安陽職業(yè)技術學院，河南 安陽 455000）

0 引言

混凝土的耐久性關系到建筑物的實際體驗，關系到建筑成本投入的實際利用率，是一項關系到國計民生的工程?；炷恋哪途眯允侵富炷两Y構抵抗其所處環(huán)境介質(zhì)對自身的作用，并且長期保持混凝土結構的良好使用性能和其外觀的完整性。在水壓力存在下，水分通過混凝土內(nèi)部的毛細孔道從壓力大的一面向壓力小的一面移動。所以毛細孔道的結構和數(shù)量是影響混凝土滲透性能力的重要因素。引氣劑是一種混凝土外加劑，屬于表面活性劑的一種。他的作用機理是在混凝土攪拌過程中產(chǎn)生大量結構穩(wěn)定、可以持續(xù)存在的氣泡。這些氣泡的穩(wěn)定存在可以改善混凝土的工作性、耐久性、抗凍融循環(huán)能力。

1 引氣劑的選用

引氣劑在混凝土攪拌過程中可以引入大量可以穩(wěn)定存在的均勻微小的氣泡，這些氣泡由于自身的憎水與親水基團改善了混凝土內(nèi)部的毛細孔道網(wǎng)，減小了水灰比，而對新拌混凝土性質(zhì)和硬化混凝土性質(zhì)產(chǎn)生了影響。本文選用了三種具有代表性的常見引氣劑來研究引氣劑對混凝土的抗?jié)B性能影響。

三種引氣劑分別為松香酸鈉引氣劑、月桂酰肌氨酸鈉類引氣劑、木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑。松香酸鈉引氣劑，表觀為棕褐色液體，PH 值10.0，月桂酰肌氨酸鈉類引氣劑表觀為淺黃色液體，PH 值為8.0，木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑表觀為棕黃色粉末，PH 值為5.0

制備工藝如下：

1.1 松香酸鈉引氣劑的制備。

在水中加入氫氧化鈉，邊攪拌邊升溫至80 度，在攪拌的過程中緩慢加入松香粉，等到松香粉全部加入完畢后再升溫至80 度～100 度，保溫1.5h 后可以得到液態(tài)的松香酸鈉引氣劑。這種松香酸鈉引氣劑對于粉煤灰為骨料的引氣劑具有較好的引氣效果，可以將含氣量控制在適宜的范圍內(nèi)。

1.2 月桂酰肌氨酸鈉引氣劑的制備。

在封閉容器內(nèi)加入月桂酸，通入氮氣，加熱到160 度，隨后加入肌氨酸鈉，使得月桂酸與肌氨酸鈉的摩爾比為1:1，加入肌氨酸為催化劑，使得在氮氣的環(huán)境下加入反應得到月桂酰肌氨酸鈉96%的轉化物。本次實驗所采用的引氣劑成分為月桂酰肌氨酸鈉、椰油酸二乙醇酰胺、聚乙二醇、骨膠的混合水溶液，質(zhì)量比為100:10:8:7。

1.3 木質(zhì)素磺酸鹽引氣劑的制備。

木質(zhì)素磺酸鹽溶于水后邊攪拌邊加熱，在反應溫度為60℃的環(huán)境下，加入氧化劑、催化劑后反應30min，隨后加入醛類物和胺類物，進行氨化反應，隨后加入甲醛進行縮合反應。反應后所得產(chǎn)物加入脂肪醇硫酸鈉、，甲基纖維素，冷卻后及得到本品的液體溶液。

2 實驗設計

2.1 原材料

水泥選用安徽海螺集團有限公司生產(chǎn)的P.042.5 ，水泥用量為330kg/m3。

粗集料選用北京產(chǎn) 5～40mm 連續(xù)配級石灰?guī)r碎石，表觀密度為2.68g/cm3，含泥量為0.7%，細集料選用中粗砂，細度模數(shù)為3.3，表觀密度為2.66g/cm3,含泥量為0.7%。

符合國家標準的生活用水，拌合用水所含物質(zhì)不會對鋼筋造成腐蝕，不會影響混凝土的發(fā)展強度，不影響混凝土的和易性。

表3.1 拌合水的成分表

2.2 試驗方法

測定混凝土的抗水滲透性能。采用《GB/T50082-2009 普通混凝土長期性和耐久性能試驗方法標準》中的滲水高度法，混凝土滲透儀符合現(xiàn)行行業(yè)標準《混凝土滲透儀》JG/T249 的規(guī)定。本試驗選用HP-40 型滲透儀。

①首先將試件拆模后，用鋼絲刷去表面水泥漿膜，標準養(yǎng)護條件養(yǎng)護28d，將試件表面水分擦拭干凈。可以選用石蠟或者水泥加黃油密封，本文實驗選用石蠟密封。在石蠟中加入少量的松香涂裹在試件表面，將試模預熱后利用螺旋加壓器將試件壓入直至試模冷卻后撤去壓力。

②啟動抗?jié)B儀，水壓在24h 內(nèi)控制在1.2MPa，穩(wěn)定壓力后記錄時間，當試件某一面出現(xiàn)滲水時停止實驗并記錄好時間試件未出現(xiàn)滲水現(xiàn)象應在24h后停止實驗。若水從試件周邊滲出應停止實驗重新密封。本次實驗結果以滲水時間做為參照，每種外加劑制作試件6 組，有3 組試件出現(xiàn)滲水現(xiàn)象即可停止實驗。

將試件放置在壓力機上，開動壓力機，將試件沿縱斷面劈裂為兩半，在劈裂面上繪制水痕曲線，在水痕曲線上等間距測量選取10 個檢測點，衡量檢測點的高度。

試件滲水高度可以取10 個檢測點的算術平均值，一種引氣劑的滲水高度應取6 個試件的滲水高度算術平均值。

式中：A——相對滲透系數(shù)，cm/s

H——平均滲水高度，cm

T——加壓試件，s

H——水壓力，12240cm

2.3 對抗水滲透性的影響

混凝土材料是由水泥、砂、石等組成的非勻質(zhì)性復合材料，多組分、多孔是它的特點。這樣的多孔材質(zhì)勢必會造成內(nèi)部空隙密布，這些孔隙的分布造成了材料具有滲透性。氣體、液體、化學物質(zhì)都可以通過這些孔道在混凝土中滲透、移動或者遷移。環(huán)境中的各類侵蝕性物質(zhì)只有通過滲透才能破壞混凝土的內(nèi)部結構。所以，滲透性可以用來衡量混凝土抵抗外界侵蝕的一種能力。

添加引氣劑后，材料的孔隙率、平均孔徑、臨界孔徑均會增大，引氣劑添加后氣泡直徑＜1000nm，這些氣泡是封閉不聯(lián)通的。混凝土拌合物通常水灰比要大于理論水灰比，混凝土水灰比達到0.6 時，混凝土的抗?jié)B性能急劇下降，影響混凝土孔隙率的主要是是水灰比。水灰比越大，孔隙率越大。混凝土硬化過程中，大量水分蒸發(fā)造成混凝土內(nèi)部形成了毛細孔道，另外水泥的水化作用也會加劇這種毛細孔道的產(chǎn)生，這些孔道就是水分滲透的途徑，但是混凝土在摻入引氣劑后，大量的微小氣泡存在于混凝土的空隙中，大多匯集于毛細孔道上，由于大量微小的氣泡對這些毛細孔道造成阻塞，引氣劑表面的天然憎水基團對水分形成的包裹作用，都使得水分不能通過毛細孔道滲透。起到了切斷的作用。從而提高了混凝土的抗?jié)B性。但是當引入過多這些微小氣泡時反而會使混凝土內(nèi)的毛細孔道管網(wǎng)增大，既起不到阻塞的作用，還會使材料的孔隙率增大。這是由于氣泡總數(shù)的增多，氣泡間距減小，小氣泡被迫融合為大氣泡后溢出混凝土表面，留下了較大的孔隙在混凝土內(nèi)部。適當?shù)奶砑右龤鈩┛梢詼p少水灰比，改善和易性，防止沁水和沉降。從根本上減少毛細孔道的產(chǎn)生。當引氣劑摻量為0.05%時，抗?jié)B性可以達到最好的效果。

本次試驗中，三種引氣劑的對混凝土的抗?jié)B性的影響見下圖：

圖2.1 引氣劑對混凝土抗?jié)B時間的影響

圖2.2 引氣劑對混凝土抗?jié)B高度的影響。

引氣劑的抗?jié)B性能與抗?jié)B時間與時間正比，與抗?jié)B高度成反比。引氣劑添加后，隨著含氣量的增大，抗?jié)B時間延長，滲水平均高度減低。三種引氣劑相對于不添加引氣劑的混凝土來說，抗水滲透性能都得到了提高。相對而言，木質(zhì)素磺酸鹽引氣劑對于混凝土的抗?jié)B影響效果更為明顯，滲水高度降低60%以上。月桂酰肌氨酸鈉引氣劑的深水高度降低40%以上。

3 結語

引氣劑可以提高混凝土的抗?jié)B能力，可以降低水灰比，減少毛細孔道的產(chǎn)生，引氣劑憎水基團對水分的包裹作用使得混凝土抗?jié)B能力增強。

引氣劑的種類日益豐富，目前對于引氣劑的研究也日趨成熟，當務之急是研究結構穩(wěn)定、泡沫細密且更具有經(jīng)濟效益的新型引氣劑。利用外加劑來改善混凝土的性能價格低廉，所達到的經(jīng)濟效益高，外加劑的復合使用是符合當前發(fā)展趨勢的。