不同品種引氣劑對東北地區(qū)水工混凝土性能影響的差異試驗

張曉磊

(子澄建設(shè)工程有限公司，遼寧 沈陽 110000)

隨著混凝土的耐久性被日益重視，引氣劑的研究應(yīng)用成為外加劑領(lǐng)域的一個熱點[1]。水工混凝土都經(jīng)常或周期性地受環(huán)境水的作用，在水工混凝土中摻入引氣劑提高混凝土抗凍、抗?jié)B、抗碳化等耐久性具有不可替代的作用[2]。摻引氣劑是提高混凝土抗凍性的主要措施，在水利工程中有抗凍要求的混凝土必須摻加引氣劑[3]。在東北方地區(qū)為了更好的提高混凝土的抗凍性都需要摻入引氣型外加劑，其中外加劑主成分之一為引氣劑[4]。引氣劑在當(dāng)前類型較多[5- 15]，具有參差不齊的性能指標，為了更好的在東北地區(qū)水利工程施工混凝土澆筑時應(yīng)用引氣劑，提高水工混凝土的耐久性，確定東北地區(qū)水工混凝土適用較好的引氣劑，本文結(jié)合試驗方式對常用的6種引氣劑進行水工混凝土性能指標影響差異試驗。研究成果對于東北地區(qū)水工混凝土耐久性提升具有重要參考價值。

1 引氣劑的品種及選擇

1.1 松香皂及松香類

在一定比例和加熱條件下將松香與苯酚、硫酸和氫氧化鈉進行合成。松香酸鈉、改性松香熱聚物、松香酸鹽等是目前國內(nèi)水工混凝土應(yīng)用較多的引氣劑。

1.2 烷基苯磺酸鹽類

原料主要為廉價的石油化學(xué)工業(yè)制品和丙烯四聚體聚合合成后，再與苯反應(yīng)生成十二烷基的復(fù)雜混合物。主要有：十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等，我們研究選用的是十二烷基硫酸鈉。

1.3 皂角苷類

主要采用三萜皂甙與少量改性化學(xué)物質(zhì)聚合產(chǎn)生皂角苷類引氣劑產(chǎn)品。在水和乙醇中溶解萜皂甙，三萜皂甙成份從植物原料中溶出，從殘渣中進行濃縮和分離后形成。其具有結(jié)構(gòu)較好和較小半徑的氣泡，因此具有較好的抗凍性能和相對較小的降低強度。

1.4 木質(zhì)素鹽類

木質(zhì)素鹽類是造紙工業(yè)的副產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有減水劑和引氣作用。主要有：木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣等，我們研究選用的是木質(zhì)素磺酸鈉。

1.5 聚醚多元醇類

該類引氣劑主要與聚羧酸高性能減水劑進行復(fù)配應(yīng)用。

2 試驗方法和內(nèi)容

參照GB 8076—2008《混凝土外加劑》對水工混凝土的配比和試驗方法進行設(shè)定。拌合物性能主要包括減水率、含氣量及含氣量1h經(jīng)時變化量，硬化混凝土包括抗壓強度比、耐久性相對次數(shù)為200次；具有含氣量相同抗凍性能的混凝土總摻入各類引氣劑。

3 引氣劑影響試驗結(jié)果及分析

3.1 松香皂及松香類性能影響試驗結(jié)果

采用上述試驗方法，對改性松香熱聚物引氣劑的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結(jié)果見表1。

由表1可知，隨著摻量的增加減水率和含氣量不斷增加；當(dāng)摻量為0.020%時，減水率為6%以及摻量和含氣量分別為0.012%和3.3%時達到標準要求，1h含氣量波動范圍在-0.7%～-0.9%之間。水工混凝土抗壓強度比隨著含氣量的增加而逐步減小；抗壓強度比當(dāng)混凝土含氣量低于3%時有所增加；含氣量當(dāng)在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在2%～3%之間；當(dāng)在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在4%～6%之間。抗凍性能隨著水工混凝土含氣量遞增呈現(xiàn)先提高再減小的變化特征；動彈性模量最高值達到92%時含氣量和摻量分別為5.6%和0.020%。

3.2 烷基苯磺酸鹽類性能影響試驗結(jié)果

采用上述試驗方法，對十二烷基磺酸鈉引氣劑的的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結(jié)果見表2。

由表2可知，隨著摻量的增加減水率基本為0，當(dāng)摻量為0.010%時，減水率也只有1%；隨著摻量的增加含氣量不斷增加，標準值為為摻量分別為0.002%和3.3%時，1h含氣量波動范圍為-1.0%～-1.5%。抗壓強度比隨著混凝土含量增加而有所減小；抗壓強度比當(dāng)混凝土含量低于3%時有所遞增；含氣量當(dāng)在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在2%～3%之間；當(dāng)在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在5%～6%之間。抗凍性能隨著水工混凝土含氣量遞增呈現(xiàn)先提高再減小的變化特征；動彈性模量最高值達到82%時含氣量和摻量分別為5.8%和0.006%。

3.3 皂角苷類性能影響試驗結(jié)果

采用上述試驗方法，對十二烷基磺酸鈉引氣劑的的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結(jié)果見表3。

2.1 德陽地區(qū)學(xué)齡前兒童缺鐵性貧血的患病現(xiàn)狀 1 452例受檢兒童共檢出兒童缺鐵性貧血患兒120例，患病率為8.26%，其中6～12個月的患病率為13.76%(52/378)，1～3歲的患病率為7.90%(47/595)，4～6歲的患病率為4.38%(21/479)，3組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=8.95，P<0.05)。6～12個月的幼兒是兒童缺鐵性貧血的主要人群。

表1 改性松香熱聚物性能試驗結(jié)果 單位：%

表2 十二烷基磺酸鈉性能試驗結(jié)果 單位：%

表3 三萜皂苷性能試驗結(jié)果 單位：%

由表3可知，隨著摻量的增加減水率和含氣量不斷增加；當(dāng)摻量為0.016%時，減水率為6%達到標準要求，含氣量為3.4%達到標準要求，含氣量1h經(jīng)時變化量為-0.3%～-0.6%。抗壓強度比隨著混凝土含量增加而有所減小；抗壓強度比當(dāng)混凝土含量低于3%時有所遞增；含氣量當(dāng)在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在1%～2%之間；當(dāng)在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在4%～5%之間。抗凍性能隨著水工混凝土含氣量遞增呈現(xiàn)先提高再減小的變化特征；動彈性模量最高值達到95%時含氣量和摻量分別為6.2%和0.024%。

3.4 木質(zhì)素鹽類性能影響試驗結(jié)果

采用上述試驗方法，對木質(zhì)素磺酸鈉引氣劑的的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結(jié)果見表4。

由表4可知，隨著摻量的增加減水率、含氣量和凝結(jié)時間差不斷增加，含氣量1h經(jīng)時變化量為-1.3%～-1.7%。隨著摻量的增加抗壓強度比和抗凍性先增加后降低，當(dāng)摻量達到0.6%凝結(jié)時間差急劇增加，抗壓強度比急劇降低。該類外加劑一般歸納為普通減水劑，達到一定摻量有較強的緩凝效果，在摻量不大于0.4%，抗壓強度比都有明顯提高。

3.5 聚醚多元醇類性能影響試驗結(jié)果

采用上述試驗方法，對聚醚多元醇類引氣劑的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結(jié)果見表5。

由表5可知，隨著摻量的增加減水率不斷增加，但都小于標準要求；含氣量隨著摻量的增加而逐漸增加，標準值為摻量分別為0.016%和3.3%時，1h含氣量波動范圍在-0.9%～-1.3%之間。水工混凝土抗壓強度比隨著含氣量的增加而逐步減小；抗壓強度比當(dāng)混凝土含氣量低于3%時有所增加；含氣量在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在2%～3%之間；當(dāng)在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在5%～6%之間。抗凍性能隨著水工混凝土含氣量遞增呈現(xiàn)先提高再減小的變化特征；動彈性模量最高值達到90%時含氣量和摻量分別為5.4%和0.010%。

表4 木質(zhì)素磺酸鈉性能試驗結(jié)果

表5 聚醚多元醇類性能試驗結(jié)果 單位：%

4 不同引氣劑抗凍對比試驗

各引氣劑在混凝土中相同含氣量的抗凍性能試驗結(jié)果見表6。

表6 各引氣劑在混凝土相同含氣量試驗結(jié)果 單位：%

5 結(jié)語

(1)十二烷基苯磺酸鈉在引氣劑適用合理范圍內(nèi)減水率為0，其次是聚醚多元醇類，其他引氣劑品種減水率可達到標準要求當(dāng)具有一定摻量條件下。

(2)各引氣劑在相同含氣量下滲量從高到低依次為：木質(zhì)素磺酸鈉>三萜皂苷>改性松香熱聚物>聚醚多元醇類>十二烷基磺酸鈉，1h經(jīng)時含氣量變化量從低到高依次為：三萜皂苷<改性松香熱聚物<聚醚多元醇類<十二烷基磺酸鈉<木質(zhì)素磺酸鈉。

(3)各品種引氣劑抗壓強度除木質(zhì)素磺酸鈉外在含氣量小于3%均有所增加；含氣量在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在1%～3%之間；當(dāng)在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在4%～6%之間。

(4)混凝土抗凍性在相同含氣量條件下各引氣劑由高到低依次為：三萜皂苷>改性松香熱聚物>聚醚多元醇類>十二烷基磺酸鈉>木質(zhì)素磺酸鈉。

總體而言，在選用引氣劑品種時，首先應(yīng)選擇抗凍性最優(yōu)的、含氣量1h經(jīng)時變化量的引氣劑，并與減水劑復(fù)配使用可以補充引氣劑對抗壓強度損失；由此可見，三萜皂苷為引氣劑最優(yōu)選擇。