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外加剂作用机理,外加剂的主要功能

  外加剂作用机理

  广义的来讲,外加剂是指所有可以添加到混凝土中,对混凝土拌合物或硬化混凝土起到一定功能性作用的添加剂。对大部分混凝土企业或施工单位来讲,外加剂就是能保障混凝土施工过程中具有良好的工作性,硬化后能保证设计强度及耐久性的一种添加剂,可以认为就是比较狭义的减水剂或掺有一定缓凝、引气组分的泵送剂。

  作为目前我国主流的高效减水剂的作用机理都是阴离子型表面活性剂,通过憎水基定向吸附在水泥颗粒的表面,亲水基指向溶液,在水泥颗粒表面构成单分子或多分子吸附膜,在同性电荷排斥力作用下,释放出包裹在水泥絮凝结构中的自由水,达到减水的目的。所以这代减水剂的中的所有类型,都是以离子型静电排斥为共性的,但因不同母体是用不同的原料和工艺合成的,在性能上是会有一定差异的,这就导致不同母体的减水剂因对水泥的影响不同。

  外加剂厂家会利用大多数工程技术人员对外加剂的认识不足,利用母体性能的差异化,根据客户的要求复配出“符合”技术检测指标要求的减水剂。还有以聚羧酸盐为代表的高性能减水剂作为一种最新型的减水剂,以空间位阻为作用机理,以分子设计理论为合成基础,从理论上来讲,可以形成数以万计的不同分子类型的产品,所以也就导致了聚羧酸的产品千差万别,客户单位很难通过简单的检测轻易的判断出产品的性能,往往出现错判或误判产品,把真正具有好的性能的产品给拒绝掉,无意间选择了一些检测指标表现良好,而使用性能表现中庸的产品

  外加剂类型及性能大盘点

  1高效系

  目前在市场上用的高效减水剂因合成所用原材料不同,大至存在着这样几个类型。

  1.1 萘系减水剂

  萘系减水剂是由日本花王石碱公司的服部健一于1962年研制成功的,也是市场化和技术应用最为充分的高效减水剂。外加剂国家标准1997版本,性能指标及检测方式都是以此种外加剂为核心来制定的。所以说,目前的大部分工程技术人员对检测上的认识及理解,都是建立在对萘系减水剂认识程度的基础上的。

  因前上个版本规范的制定所用的主体样品是萘系减水剂,也就表明了现在使用的大多数检测方法都能比较准确的反应萘系减水剂的真实性能。其他不同母体减水剂的指标性能偏差,也是以萘系减水剂为参照物来对比的。所以说,外加剂验收所常用的如净浆流动度及适应性、砂浆减水率等方法,对纯萘系减水剂来说,检测出的数据,和混凝土的相关性比较强,根据对应关系能真实的反应出在混凝土中的应用效果。参加试验检测考试加微信:13527870418开通微试验题库。

  1.2 脂肪族系减水剂

  脂肪族系减水剂就是就是磺化丙酮甲醛缩聚物类减水剂,在早期因其耐高温性主要作为油井水泥分散剂来使用。作为高效减水剂成为市场的主流,是在2010年前后,因工业萘价格大幅度攀升,及合成脂肪族减水剂的丙酮价格下降,性价比凸显,逐渐在各厂家合成应用,达到比较大的市场份额。

  脂肪族系减水剂与萘系减水剂相比,具有低掺量下即可以达到较大的减水率,与萘系相比,饱和点掺量降低40%以上。在检测结果上,脂肪族系已经表现出与萘系减水剂的差异性。混凝土减水率基本一致的情况下,脂肪族系减水剂的净浆流动度要比萘系的大许多,而砂浆减水率则比萘系的稍差些。从混凝土上来对比,脂肪族系减水剂的混凝土和易性要比萘系的差一些,混凝土坍落度损失上,大多数情况下比萘系的稍快些。

  1.3 蒽系及洗油类减水剂

  蒽和萘都是芳香烃化合物,洗油是一种以甲基萘化合物为主的混合物。用这两种原料来合成外加剂也是因为萘的成本大幅度提升,外加剂厂家研发出的替代类型。

  这两种减水剂的合成工艺类似于萘系,产品性能上也类似于萘系。在检测上,净浆流动性上比萘系的持平或稍差,但砂浆减水率要比萘系的稍高些,这是因为这两种系列的母体混凝土含气量比萘系的要高一些,尤其是洗油类产品,因在萘的α位上有一个甲基,合成出的母体的含气量高一些,有利于砂浆减水率的提高。在混凝土性能上,一般等级普通混凝土配比上不易比较出与萘系的差别,但对高强度等级的混凝土是不宜使用此两种母体的减水剂的,因为这两种外加剂对强度的增长贡献度是小于萘系及脂肪族系的。

  1.4 氨基磺酸盐系减水剂

  氨基磺酸盐系高效减水剂是市场上一直存在但使用量不是很大的一种类型。在没有聚羧酸减水剂的时候,氨基磺酸盐系减水剂的减水率是高效减水剂中最高的一个产品,所以主要用在高强、超高强、自密实混凝土中,但因它原料价格及合成成本较高,在市场上的使用是有限的。参加试验检测考试加微信:13527870418开通微试验题库。

  氨基磺酸盐系减水剂的掺量比脂肪族系的还要稍低一些,对净浆流动度及水泥适应性检测是非常有利的,但砂浆减水率不一定能真实地反应出它的减水率。在混凝土检测中,按照规范规定来检,不一定能真实的显现出它的减水率优势,但在混凝土配比中,尤其是低水胶比高强度配比中,它的减水率效果表现的最为明显,能明显的做出其他高效减水剂所不能呈现的流动性。这种减水剂也不宜用在有蒸养要求的预制构件中,因其含有羟基的原因,对混凝土有一定的缓凝作用。

  2聚羧酸系

  聚羧酸减水剂

  聚羧酸减水剂作为最新型的第三代减水剂,减水率及耐久性上都比第二代减水剂要好很多,又因其生产及使用的绿色环保性,对混凝土的副作用小,代表了混凝土外加剂今后的发展方向[3]。

  聚羧酸减水剂对水泥的适应性要比第二代减水剂好很多,但因对材料的敏感性比高效减水剂要大的多,容易受到泥粉的吸附,且不同种类的泥土对聚羧酸的吸附量相差很大,技术人员对它的认识还存有一定的不足,使用范围还比较受限,前些年只在重要工程或混凝土性能要求较高时使用。随着建设对质量要求的提高,国家对环境保护的重视,混凝土企业的绿色化进程,聚羧酸外加剂因有在性能和环保方面的多重优势,在一些大城市的建设中及一些管理较好的企业开始逐步推广。

  目前,市场上的聚羧酸按合成所用的单体不同可以分为甲氧基聚乙二醇(MPEG)、烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)、异戊烯基聚氧乙烯醚(IPEG)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)及聚酰胺或乙烯亚胺类单体所合成的两性系列。

  基于分子设计理论,按功能需求,聚羧酸合成所用的单体可以做到千变万化,与之对应的聚羧酸性能也是千差万别。在这样一个可设计理论中,仅通过简单的净浆流动度或砂浆减水率来判断出聚羧酸产品的真正性能优势,就显得不切实际了,就是基于这样的一个原因,国家规范GB8076-2008《混凝土外加剂》版本在制定时,取消了匀质性要求中的净浆流动度及砂浆减水率技术指标。也可以说聚羧酸的产品的应用,打破了原有的检测体系及判断产品性能好坏的思维方式。

  在仅有水、水泥及外加剂的净浆流动度及适应性检测中,大多数减水型聚羧酸产品对检测指标呈现都是非常有利的,且适应性结果也大都比第二代减水剂要好,但那些主要起保坍作用的母体或保坍组分比较多的聚羧酸产品,初始流动度往往就不是很理想,甚至会出现流动度打不开的情况,但这并不能否认这类产品的优异性能,因在混凝土中,此类产品就能展现出性能优势。同样,在砂浆减水率检测中,也因聚羧酸母体性能的差异化不能准确的反应出产品的真实性能。

  3复配系

  3.1 各种复配助剂

  在现在市场上所用的外加剂中,不管是依什么母体来复配的,都要根据各企业的材料状况、使用要求及当地的气温情况,复合一定量的缓凝剂、引气剂或消泡剂。如果说外加剂在混凝土中能起四两拨千斤的作用,这些助剂的复合使用在很多时候也能对外加剂起着关键性的调节作用,尤其是对第二代减水剂。

  3.2 缓凝剂

  预拌混凝土企业为了混凝土输送及配合施工单位施工,是需要混凝土有一定凝结时间延迟的,这就要求外加剂企业在复配外加剂时复合一定量的的缓凝剂。能起缓凝作用的各种有机或无机化合物非常多,结合它们的市场价格及在外加剂中的功效,在各个外加剂企业主要采用的就不是很多了,常用的有蔗糖、葡萄糖、麦芽糊精、葡萄糖酸钠、偏磷酸盐等一些种类。参加试验检测考试加微信:13527870418开通微试验题库。

  各种缓凝剂在复配时,起主要的作用就是为了缓凝,但又因这些缓凝剂的作用机理不完全相同或对水泥的适用性不同,就会表现出对检测指标的影响及混凝土性能的影响。比如常见的葡萄糖酸钠的使用有利于净浆流动度的提高,而葡萄糖和麦芽糊精对水泥适应性有较好的调节作用。

  3.3 引气剂和消泡剂

  因萘系及脂肪族系减水剂等二代减水剂母体不具有引气性能,所以外加剂在复配时,考虑到混凝土的和易性和耐久性,要复合一定量的引气剂。聚羧酸母体大都具有一定的引气性能,外加剂复配时要使用一定量的消泡剂来消除母体所产生的不稳定气泡。

  外加剂的引气量能适当提高外加剂减水率,有利于混凝土的和易性。在仅有水、水泥、外加剂和标准砂的砂浆减水率检测中,引气量大小对砂浆减水率的影响是比较大的,通常情况下,提高引气剂的使用量,就能明显的提高砂浆减水率,这是因为在这个检测体系中,各种材料都比较稳定,尤其是ISO标准砂,无任何含泥且级配良好,有利于引气剂发挥它的效能。而通过检测的外加剂在混凝土中应用时,因影响因素比较多,砂石料也不那么理想【香菜的副作用 】了,引气剂的作用弱化,掺有引气的外加剂就不能像砂浆检测那样显示出优势,就表现出在这种材料状况下的真正减水率,而不是检测验收中所呈现的减水率。

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