1.3.1 引气剂和引气减水剂
引气剂和引气减水剂的主要功能是:(1)引人大量微小且独立、封闭的小气泡,通过这些气泡的滚动浮托作用,使混凝土的和易性大大提高。(2)增大水泥浆的塑性粘度、对水泥顺位的润湿分散和未硬化水泥浆中气泡的移动与再分布等因素可显著降低混凝土拌和物的泌水沉降与离析,从而提高抗渗性能以及与抗渗性能有关的棍凝土的抗化学侵蚀作用、抗中性化作用。(3)减水作用。(4)显著提高混凝土的抗冻触性。等等。
常见的引气剂和引气减水剂主要有:(1)阴离子系:木质素磺酸盐、松香热聚物、文沙树脂等。(2)阳离子系:烷基醉聚氧乙烯醚硫酸钠等。(3)非离子型:烷基苯酚聚氧乙始醚、烷基醉聚氧乙烯醚、聚乙二醇等。(4)两性型:蛋白质盐类。
1.3.2 高效引气减水剂
高效引气减水剂近几年来开发出来的减水率高、保坍性能好,并有一定的引气作用的高效减水剂。它不仅保持了高效减水剂减水率高的优点,而且还克服了高效减水剂保坍性差的缺点,从而使混凝土的各项性能(特别是耐久性)得到进一步改善。因此高效引气减水剂特别适用于长距离输送的商品混凝土、高强混凝土、泵送混凝土和高性能混凝土。日本在高效引气减水剂研制、开发和应用方面居于世界领先地位。
高效引气减水剂都是复合型外加剂,一般由三大部分组成;(1)高减水部分如改性木质素磺酸盐及其衍生物、改性蔡磺酸盐缩合物、烷基蔡磺酸盐缩合物、改性密胺树脂等。(2)保坍部分如氨基磺酸系减水剂、经基竣酸盐及聚梭酸盐系减水剂、徐放型反应性高分子及特殊高分子表面活性剂等。(3)引气部分如合成高分子引气剂(阴离子表面活性剂)、松香类引气剂等。其中徐放型反应性高分子是一种不溶于水的反应性微细粒子,在混凝土碱性介质中,在OH一离子的作用下分解,慢慢转化为水溶性高分子化合物,并吸附在水泥粒子表面,产生强电场斥力,使水泥粒子不断处于被分散状态,减少坍落度经时损失。特殊高分子表面活性剂(包括聚梭酸系分散剂)是分散作用很强的聚合物电解质,在水泥粒子表面呈环状、引线状和齿轮状吸附,使水泥粒子间的静电斥力呈立体的交错纵横式,立体的静电斥力的电位经时变化小,宏观表现为分散性更好,坍落度经时损失小。同时,在水泥粒子之间形成一层立体障碍,以阻止粒子的碰撞凝聚,从而保持分散性。
1.4 琪建酸系[PC]
蔡系和密胶系等高效减水剂赋予新拌混凝土较好的流动性和强度,对于现场搅拌,基本上能浦足需要,但用于商品混凝土中,普遍存在着坍落度损失过大的问题。多年来,科研和生产部门采用把减水剂与缓凝剂的复合物掺入混凝土以使坍落度损失有所减缓,但仍未根本上解决问题。聚梭酸系减水剂的问世,使高流动、低坍落度损失混凝土的制备得以实现。近年来,通过“分子设计”合成聚梭酸系高性能减水剂并探讨其结构与性能之间关系的研究非常活跃。聚狡酸系物质由于其分子结构特性具有如下优点:低挤量发挥高效塑化效果、坍落度保持性好、水泥适应性广、减水效率高、分子构造上自由度大、合成技术多,因而高性能化的余地很大。
1.4.1 分类
聚梭酸系高性能减水剂主要是通过各种乙烯基类单体的共聚合反应获得,必须在聚合物分子链上引人对水泥颗粒具有分散作用的基团,即梭酸(及其盐)基(一COOM) ;磺酸(及其盐)基(一S03M)、一OH;聚氧烷烯基如(一CH2CH2O一)等。聚竣酸系高性能减水剂的应用性能与分子结构的关系密切:相对分子质量、各重复单元的比例、侧链的长短、极性基团的种类及数目(如一COOM/一S03M)等对其应用性能会产生很大的影响。综合文献报道,该类减水剂可分为以下两大体系:
(1) 丙烯酸系: 不饱和丙烯酸及其衍生物(如醋、酞按等)的均聚物和它们与其它可共聚单体(主要是不饱和赦酸及其衍生物,烯烃及其衍生物如不饱和脂基磺酸盐、乙烯基苯磺酸盐、磺化共扼烯烃等)的二元或多元共聚物。
(2) 马来酸系:马来酸If或马来酸盐与其它可共聚单体(包括可共聚烯烃如苯乙烯,乙烯基苯磺酸盐,烯丙基磺酸盐,烯丙基聚氧烷烯基醚,不饱和梭酸及其衍生物等)的二元或多元共聚物。
1.4.2 作用机理
聚效酸系高性能减水剂对水泥具有显著的塑化效果和具有良好的保坍性能,其作用机理表现在以下几个方面:(1)缓凝作用。(2)在水泥颗粒上吸附,极性亲水端朝向溶液,多以氢键与水分子缔合,再加上水分子之间的氢键缔合,构成了水泥微粒表面的一层水膜,阻止水泥颗粒的直接接触,起到了润滑作用。(3)更为重要的是聚梭酸系减水剂分子在水泥颗粒表面的立体吸附层结构,聚梭酸系减水剂大分子在水泥颗粒表面的吸附状态呈环状、引线状和齿轮状吸附(多数呈现齿型),使水泥粒子间的静电斥力呈立体的交错纵横式,立体的静电斥力的电位经时(随时间增长)变化小,宏观表现为分散性更好,坍落度经时损失小。(4)聚梭酸系接枝共聚物电位绝对值比蔡系(NS)和三聚氛胺系(MS)减水剂的低,要达到相同的分散状态时所需要的电荷总量不如NS及MS多,即掺量相同时,接枝共聚物对水泥粒子的分散效果更好。
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