SJ-2型混凝土引气剂生产及应用技术

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一、概述

引气剂是混凝土外加剂中的一个重要的独立品种,其主要作用是大大改善与混凝土抗冻耐久性。此外,引气剂对混凝土施工性能及其他综合耐久性也有显著的改善效果。目前国内传统商品引气剂主要为松香皂及松香热聚物型,产品质量均不理想,存在溶解性差、与其他外加剂复合性差、对混凝土强度降低较大:等缺点。

SJ-2型引气剂是在SJ-1型引气剂的基本上优化配方,改进生产工艺精制而成的新一代引气剂,质量比SJ-1型引气剂有更大的提高,具有水溶性强、与任何其他外加剂复合性好、引人气泡平均孔径较小,对混凝土强度降低较小等特点,是一种在国内混凝土工程中极有应用前景的优质引气剂。
二、产品性能

1.原料及生产工艺; SJ型引气剂以我国分布极广的天然野生植物皂英为主要原料,原料来源丰富,成本低,有利于保证产品批量生产和降低成本,具有极强的市场竞争能力。 产品由植物提炼的三布皂试与少量改性物质混合制成。它的生产主要是 利用三暗皂民易溶于水的特性,从原料中溶出有用成份加以分离、浓缩、精制。

2.物理性质和化学组成
产品有粉状和液状两种。粉状产品呈褐色,比重约为1.3,水份含量小于5%,水不溶物微量,产品中含有少量挥发份和糖份,但不影响产品质量和使用。液状产品呈深棕色,不透明,波美度200,固体含量大于15%,沉淀物微量。SJ型引气剂是一种非离子型表面活性物质,其主要成份有机物三暗皂戒,易溶于水,对酸、碱和硬水有较强的化学稳定性。

3.质量指标
采用铀环法和滴重(体积)法对产品溶液的表面张力进行测定,结果表明,? 随着溶液浓度的增大,其表面张力降低,开始时下降幅度较大,随后逐渐变缓,最终可使溶液表面张力降至40达因/厘米以下。

按JGJ56-84推荐的机摇法对产品溶液的起泡容量和泡沫稳定性进行稳予定,结果表明,臼-2型引气剂具有相当高的起泡能力和泡沫稳定性,并随溶液再浓度的增大而提高;溶液pH值经测定结果表明,该引气剂呈弱酸性,其pH值变化范围约为5-7(见表1)。
表1 SJ-2型引气剂溶液试验结果(25℃)

溶液浓度(%)	起泡容量(ml)	5分钟后泡沫容量(ml)	泡沫稳定性(%）	pH值
0.4	52	47	90.4	6.89
0.65	61	55	90.2	6.37
0.8	67	61	91.0	6.01
1.3	73	69	94.5	5.49

产品经南京水利科学研究院材料结构所按我国《混凝土外加剂标准》检测,结果表明,其各项性能指标均达到国家引气剂指标一等品。

4.使用性能

(1)掺量与含气量的关系
混凝土含气量主要由引气剂掺量来决定,混凝土拌合物流动性和超塑化剂的使用对混凝土含气量也有明显的影响。SJ-2型引气剂满足抗冻混凝土要求含气量的常规掺量为0.2~0.3%。但是,超塑化剂与SJ-2型引气剂的复合使用,会引起混凝土含气量一定程度的损失,如要达到未掺超塑化剂引气混凝土相同含气量,则要适当增加引气剂掺量。混凝土拌合物塌落度(或用水量)对混凝土含气量也有明显影响,干硬性或低塑性混凝土拌合物粘度大,使得气泡的形成较困难,混凝土含气量较低;大塌落度或流态混凝土拌合物中气泡聚合逸出的可能性增大,混凝土振动过程中大量气泡逸出,又使得含气量急骤下降。

所以,对满足不同工程混凝土要求的含气量,SJ-2型引气剂掺量须通过试验确定。

(2)与其他外加剂的复合性
产品水溶性极强,可与任何其他外加剂按任何比例复合使用。

(3)对混凝土性能的影响
SJ-2型引气剂对混凝土抗压强度的降低幅度和国际通用的老牌产品Vin- sol引气剂大致相同,明显优于国内传统引气剂产品。同等易性条件下,当含气量低于3%时,混凝土抗压强度不但没有下降,还略有提高;含气量在5%时,增加单位含气量,混凝土抗压强度损失率不大于3%。尽管SJ-2型引气剂对混凝土抗压强度有所降低,但含气量不大时(小于5%),混凝土抗折强度非但不降低,反而有所提高,这对于其应用于道路混凝土工程是非常有利的。

除了对混凝土抗冻性和抗盐冻性具有显著的改善效果外,试验研究表明,SJ -2型引气剂对混凝土其他耐久性也有不可忽视的改善效果。引气引人的微小气泡可作为体积膨胀的"缓冲阀",降低和延缓其他物理膨胀(如盐晶体结晶压等)和化学反应膨胀(如碱骨料反应和硫酸盐反应等)引起的混凝土破坏。从表2试验结果清楚地证实了SJ-2型引气剂在这方面的显著效果。当混凝土中引气量为4.5%时,在20%NaCl溶液中经15次干湿循环后,盐结压产生的膨胀率比非引气混凝土降低约41.3%;按JGJ53-92标准测得的2个月后碱集料反应产生的膨胀率比非引气混凝土降低约57.0%。

表2 SJ-2型引气剂对混凝土抗盐结晶压和碱集料反应膨胀破坏的影响
　 试验项目 20%NaCl溶液中干湿循环后的膨胀率(×10-4) 按JGJ53-92标准测得的碱集料反应的膨胀率(×10-4)

混凝土品种	10次	15次	0.5个月	2个月
不掺引气剂	3.2	9.2	26.5	2.98
引气量4.5%	1.8	5.4	10.0	1.28
引气后膨胀降低率(%)	43.8	41.3	62.3	57.0

试验结果同时显示,引气也可改善混凝土的抗渗性能,仅从这一点,引气剂就可提高混凝土的综合耐久性。

SJ-2型引气剂能显著改善新拌混凝土性能,新拌混凝土的和易性、塑性和内聚性可得到显著提高,离析和泌水现象可显著降低。在原材料比例不变的条件下,引气可以提高混凝土的流动性,而在相同塌落度条件下,引气可以降低混凝土拌和用水量。另外,引气还可降低新拌混凝土塌落度损失。
三、适用范围

1.用于对混凝土耐久性(特别是抗冻耐久性)要求同的混凝土结构中,如水工、港工及道桥等重要工程;
2.北方撒除冰盐的混凝土公路、桥梁;
3.对施工和易性要求高的混凝土工程;
4.因其具有极强的水溶性,与其他外加剂具有很强的复合性能,所以是配制泵送剂等其它复合外加剂的重要组成部分。
四、工程应用情况

随着人们对引气剂特性的认识和使用经验的增长,其用途正在逐步拓宽。 SJ型引气剂自1989年开始生产、推广应用以及质量不断完善,以其独特的性能迄今已被全国数家混凝土外加剂厂用于生产复合外加剂,先后在广东深汕高速公路、广珠高速公路、阿三高速公路集佳路段、江阴长江大桥、芜湖长江大桥、上海奉浦大桥、云峰水电站、鹤岗火电站、东北莲花水电站等重大工程中广泛应用,大大提高了混凝土工程的施工性能和结构耐久性,给国家带来了不可估量的社会和经济效益。

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