混凝土外加剂论文
单位:北京交通大学土建学院专业班级:土木1112
姓名:陶毅晨
学号:11234020
指导老师: 孔永健
混凝土外加剂
——减水剂
摘要
改善混凝土性能和赋予某种特殊功能最直接的技术措施是掺入混凝土外加剂,现代混凝土技术离不开混凝土外加剂,它已成为混凝土的第五种组分。
现代混凝土技术与外加剂应用技术飞速发展,仅就减水剂而言,从木钙(钠)普通减水剂(第一代),到萘系高效减水剂(第二代)、氨基磺酸盐高效减水剂(第三代),至现在大批量使用的聚羧酸盐高效减水剂(第四代),对于混凝土性能的改善、提高施工功效和降低成本有显著的成效。
本文简要论述减水剂的发展、功能和混凝土性能改善作用的提升及其今后的发展方向。
关键字
减水剂、混凝土、外加剂、技术的发展、减水剂的功能、减水剂的发展前景、混凝土性能
正文
减水剂(water-reducing admixture ):可保持水泥净浆、砂浆和混凝土工作度不变而显著减少其拌和用水量的外加剂。
能显著提高混凝土强度,改善混凝土的抗冻性,抗渗性或减少水泥用量。
减水剂的发展
实际上,早在1938年,以萘磺酸盐为主要成分的分散剂技术就在美国取得专利,这算得上是高效减水剂的前身。
因为当时混凝土的设计强度低(C20-C30),完全可以通过调节用水量来达到所需要的工作性,并保证强度,再加上水泥价格相对较便宜,从经济上考虑,没必要减少混凝土中水泥用量。
在以后较长时间内,只有文沙树脂引气剂、氯盐类早强剂和用纸浆副产品制成的木质素磺酸盐普通减水剂占据着混凝土外加剂的主要市场。
1962年,日本花王石碱公司的服部健一博士研制成功了b-萘磺酸盐甲醛缩合物(以下简称“萘系”)高效减水剂;1963年,德国研制成功三聚氰胺甲醛树脂磺酸盐(以下简称“密胺系”)高效减水剂,并投入生产应用,真正算作历史上最早出现的两类高效减水剂产品。
20世纪70年代中、后期,这两类高效减水剂也相继在我国开发研制成功,并投入生产应用。
到20世纪70年代末80年代初,为了充分利用地方性原材料,降低生产成本,蒽系高效减水剂应运而生,而脂肪族高效减水剂(羰基焦醛高效减水剂)则是最近5年才开始生产应用的。
近
来,随着工程实际对混凝土各项技术性能要求的提高,氨基磺酸盐系和聚羧酸系高效减水剂相继研制成功并投入生产。
新品种高性能减水剂的出现,极大地丰富了我国高效减水剂的市场,但在产品推广和实际应用技术方面仍存在一定问题。
屈指算来,我国高效减水剂生产应用已有30余年历史,其用量逐年增长(2003年产量73万吨,比1998年增加265%),用途越来越广,应用经验也越来越丰富。
典型的例子,掺有高效减水剂的C60混凝土在上海一次泵送到“东方明珠”电视搭350m高的搭顶,而在金茂大厦建设中,掺有高效减水剂的混凝土更是被一次泵送至420.5m的高度,可以说不断创造新的世界记录。
上海环球金融中心大楼设计净高为492m,其结构混凝土的施工浇注将对高效减水剂的性能提
出更高的要求。
当前,随着我国经济的飞跃和大型工程的建设,大体积、高泵程混凝土的施工越来越多地摆在我们面前。
混凝土的商品化则对掺高效减水剂混凝土的流动性保持性提出了更高要求。
深入了解各种高效减水剂的品种、特性和适宜应用领域,有助于我们在实际工程中正确选择,有助于使这些产品更好地服务于混凝土工程实践,产生最佳的经济和社会效益。
总体看来,我国减水剂的配制技术和生产技术都在不断完善和提高过程中。
减水剂的功能和混凝土性能改善作用的提升
分散作用:水泥加水拌合后,由于水泥颗粒分子引力的作用,使水泥浆形成絮凝结构,使10%~30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中,不能参与自由流动和润滑作用,从而影响了混凝土拌合物的流动性。
当加入减水剂后,由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面,使水泥颗粒表面带有同一种电荷(通常为负电荷),形成静电排斥作用,促使水泥颗粒相互分散,絮凝结构破坏,释放出被包裹部分水,参与流动,从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。
润滑作用:减水剂中的亲水基极性很强,因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜,这层水膜具有很好的润滑作用,能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力,从而使混凝土流动性进一步提高。
空间位阻作用:减水剂结构中具有亲水性的聚醚侧链,伸展于水溶液中,从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。
当水泥颗粒靠近时,吸附层开始重叠,即在水泥颗粒间产生空间位阻作用,重叠越多,空间位阻斥力越大,对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大,使得混凝土的坍落度保持良好。
接枝共聚支链的缓释作用:新型的减水剂如聚羧酸减水剂在制备的过程中,在减水剂的分子上接枝上一些支链,该支链不仅可提供空间位阻效应,而且,在水泥水化的高碱度环境中,该支链还可慢慢被切断,从而释放出具有分散作用的多羧酸,这样就可提高水泥粒子的分散效果,并控制坍落度损失。
减水剂在保持混凝土配合比不变的情况下,改善其工作性;或在保持工作性不变的情况下减少用水量,提高混凝土强度;或在保持强度不变时减少水泥用量,节约水泥,降低成本。
同时,加入减水剂后混凝土更为均匀密实,改善一系列物理化学性能,如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性等,提高了混凝土的耐久性,促进了混凝土施工技术革命。
节约资源,保护环境。
在环境保护日渐重要的今天,混凝土外加剂在混凝土生产中的环保作用更加显现。
普通减水剂(木质素磺酸盐减水剂)生产使用的原料就是造纸废液,每生产1吨木质素磺酸盐减水剂可以消纳浓度为40%的废液、2.5吨造纸废液。
广
东甘化厂、吉林石砚化工厂等一批企业利用当地造纸废液生产具有缓凝作用的普通减水剂,避免了废液直接排入江河中造成环境污染,在取得良好经济效益的同时,为保护环境做出了突出的贡献。
外加剂在商品混凝土中使用,在改善和提高混凝土各种物理性能、延长建筑工程的使用寿命的同时,还减少了混凝土现场搅拌时产生的粉尘污染和施工噪音,改善了现场施工环境。
水泥减水剂是用于水泥混凝土拌制的一种添加材料,既可以减少混凝土拌制时的用水量,提高混凝土的强度,又可以使混凝土保持较好的流动性。
废旧塑料制水泥减水剂技术利用的原材料是废旧聚苯乙烯泡沫塑料,经过化学预处理后,加进有机溶剂和填料,制造出高效水泥减水剂。
使用废旧塑料生产出的水泥减水剂,在添加到水泥混凝土中后,经过质量检验部门检测,混凝土的各项技术指标达到和部分超过国标一等品水平,综合性能优于目前国内市场上销售的密胺型高档减水剂。
减水剂今后的发展方向
随着混凝土技术不断向高工作性、高强度、高耐久性和多功能性的方向发展,混凝土减水剂已成为混凝土中必不可少的组分之一。
我国混凝土高效减水剂在经历了几十年的发展后,目前品种基本齐全,已经可以生产的高效减水剂有改性木质素磺酸盐系、萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系和聚羧酸系等。
但是,减水剂的生产水平和应用水平在各地的状况并不均衡。
今后,各项工程建设(基础设施、煤炭和水电工业等)均需要高强高耐久性混凝土,且为了满足难度越来越高的施工技术,还需集多功能于一身的外加剂。
因此,针对高效减水剂,应该在以下几个方面加强研究和应用推广:
1、减水剂的高性能化、多功能化。
可通过以下三个途径:多组分复合、优化产品合成工艺、新品种高效减水剂的开发和生产应用。
2、基于高效减水剂的系列化、多样化外加剂的研制。
结论
本文论述了我国混凝土高效减水剂研制、生产和应用历史,阐述了几种主要类型高效减水剂的性能特点和应用现状。
我觉得今后必须加大科研力度,一方面要努力研究开发如聚羧酸盐系等新型高性能减水剂品种,另一方面,仍然要从萘系、密胺系等传统高效减水剂分子结构本身出发进行改性,并且通过复合手段,解决萘系、密胺系和聚羧酸盐系减水剂在实际应用中所面临的特殊技术难题,同时还要满足混凝土工程对外加剂多功能化的需求。
参考文献
1、《土木工程材料》主编:朋改飞 2012年8月第1版第3次印刷
2、百度知道
3、百度文库
4、百度百科。