混凝土化学外加剂的作用机理和特性
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(1) 以萘为原料的奈磺酸钠甲醛缩合物;
(2) 以二聚氰胺为原料的磺化二聚氰胺甲醛树脂;
碳纤维加入混凝土中,可大大提高混凝土的抗裂性、延 倍;单掺矿渣微粉或双掺矿渣微粉与优质粉煤灰也可大幅度
性和承载力,甚至可取代钢筋,混凝土结构即使处于较恶劣 提高混凝土抗渗性。
的环境下,也可降低腐蚀,提高混凝土的耐久性。用 CFRP 制 成的布或薄板,贴于混凝土结构的外表面,其加固效果十分 理想,不仅可大大提高受弯、受剪、受扭、受压的承载力,而且 能减少裂缝宽度,甚至可增加刚度。
(7): 26~28. [5] 王殿海,王淑英,贡伟国. 混凝土结构与新材料 [J].建筑.
建材.装饰 ,2001,(6):15~16.
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河南建材 2008 年第 1 期
(3) 以葸油为原料的聚次甲基萘磺酸钠;
(2)有机早强剂类:它们是一些有机物质,常用的有三乙
(2)废硫酸(H2SO4):浓度为 78% (3)市售建筑石膏(湖南产)
1.2 实验方法
试百度文库
1.2.1 电石渣化学石膏的制备
根据电石渣的化学成分,每 100 kg 干渣中含:CaO=
验
58.79kg 换算成 Ca(OH)2 为 77.69kg:
下降,过少时则不能获得预期的效果。 引气剂的常用品种,按化学成分分为: (1) 松香树脂类:松香热聚物,为 PC- 2 型引气制;松香
皂,如 CON- A 微沫剂; (2) 烷基苯磺酸盐类:烷基苯磺酸钠(ABS),烷基磺酸盐
(AS); (3) 脂肪醇类:脂肪醇硫酸钠(FS),高级脂肪醇衍生物; (4) 非离子型表面活性剂:烷基酚环氧乙烷缩合物(OP)。 引气剂的特性:改善混凝土拌合物的工作性,减少混凝
1 减水剂
减水剂亦称分散剂,是指在保证混凝土工作性能的情况 下能减少混凝土拌合物用水量的化学外加剂。
常用的减水剂均属于表面活性剂。当水泥加水后,由于 水泥颗粒在水中的热运动,颗粒会聚集在一起而形成絮凝状 结构,这种絮凝状结构内部包裹着一部分拌合水,使混凝土
拌合物的流动性降低。当水泥浆中加人表面活性剂后,由于
土泌水离析,提高硬化混凝土的抗冻融性。
3 早强剂
5 防冻剂
防冻剂是指在规定负温下,能显著降低混凝土的液相冰 点,使混凝土液相不结冰或部分冻结,保证水泥的水化作用, 并在一定的时间内获得预期强度的外加剂。其作用机理是利 用盐类电解质溶在水中可引起水的冰点下降(一般低于 0℃), 其冰点下降的幅度在一定范围内与盐类电解质的浓度呈正 比关系。
参考文献: [1] 王军强.钢筋锈蚀产物膨胀在混凝土产生的应力分析[J].
建筑技术开发,2002,(1):7~10. [2] 袁迎曙,李 果.锈蚀钢筋混凝土柱的结构性能退化特征[J].
建筑结构,2002,(10):18~20. [3] 陈肇元.土建结构工程的安全性与耐久性[M].北京:中国
建筑工业出版社,2003. [4] 张秩. 对混凝土耐久性的思考 [J].广东建设信息,2005,
后期强度无显著影响,常用于要求早拆模的工程、抢修工程
(3) 无氯盐类:以亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、乙酸盐或尿
和冬季施工,早强剂的作用机理在于能加快水泥水化反应速 素为主与无氯减水剂、早强剂、引气剂等复合并对混凝土中
度,加快水泥水化产物的产生,或能与水化产物反应生成不 钢筋不产生锈蚀的外加剂。
溶性盐类,形成坚硬骨架而使早期强度提高。
将化学工业排放的废硫酸与电石渣反应,可制成以硫酸 钙为主要成分的电石渣化学石膏(或工业副产石膏)。化学分 析和物理性能检测表明,电石渣化学石膏可以代替天然石膏 烧制建筑石膏(熟石膏)、制成石膏砌块、石膏条板、纸面石膏 板、石膏腻子、粉刷石膏、石膏浮雕等石膏制品。石膏建筑材 料具有质量轻、防火、抗震、并具有一定的隔声、保温、调湿功 能,是一种适用的人居环境建材、生态建材和健康建材[2]。电 石渣化学石膏的综合应用有利于保护环境、节约能源和资 源,符合我国可持续发展战略。电石渣及废硫酸在形成过程 中夹带杂质的种类和数量,电石渣与废硫酸的反应条件及反 应率,电石渣化学石膏在烧制成建筑石膏过程中的工艺参数 等,都会对制成的建筑石膏性能带来较大的影响。因此,将电 石渣化学石膏用于制成建筑石膏尚需要做深入的研究。
泥颗粒间的直接接触,并在颗粒间起润滑作用,改善拌合物
的流动性。
试 随着建筑技术及施工技术的发展,近年来高强混凝土及
大流动度混凝土、商品混凝土发展很快,而这些混凝土都是
验 必须掺用高效减水剂或具有高效减水剂成分的复合减水剂,
研 其它如蒸养、高耐久性、高抗渗、桥梁、轨枕等混凝土也必须
掺加高效减水剂。
究
高效减水剂的常用品种,按原料分为下列几类:
防冻剂的特性:防冻剂的主要功能是使混凝土在负温下
早强剂的常用品种有:
能不断水化硬化并增加强度。
(1)无机早强剂类:可分为氯化物系如氯化钠、氯化钙、氯 化铁、氯化铝等,硫酸盐系如硫酸钠,硫代硫酸钠、硫酸钙、硫 酸铝钾.此外还有亚硝酸钠、硫酸铝以及铬酸盐等。
6 发泡剂
发泡剂是与碱性水泥水化物反应产生氢气的化学物质, 多为较活泼金属,常用铝粉,将铝粉均匀分散于水泥浆中,与
2008 年第 1 期 河南建材
混凝土化学外加剂的作用机理和特性
王艳坤 吴崇珍 河南教育学院(450014)
摘 要:介绍混凝土化学外加剂的主要种类、作用机理及其特性,旨在为混凝土外加剂的应用提供参考和借鉴。 关键词:化学外加剂;混凝土
0 前言
混凝土是土木、建筑、水利以及许多工程中广泛使用的 一种建筑材料。随着科学技术的发展,施工中对混凝土的性 能提出了新的要求,如何满足这些要求有多种途径,而表面 活性剂等化学外加剂在混凝土中的使用是一种效果显著和 经济的方法[1]。在国外,添加外加剂的商品混凝土已占混凝土 使用量的 80%以上,而我国还不到 40%,差距很大。由于混 凝土外加剂的使用可以减少水泥的用量,提高混凝土的性 能,因此被人们誉为朝阳工业[2]。可以预测,由于技术和社会 经济的推动力,将会继续扩大混凝土外加剂的普遍使用。
强、高强混凝土;在保持混凝土用水量及水泥用量不变条件 有早强剂促进水泥水化和早强作用,又有减水剂减水提高混
下,可增大混凝土流动性,制备大流动性混凝土。
凝土密实度的作用,所以效果更显著。
2 引气剂
引气剂是指在混凝土搅拌过程中,能引人大量分布均匀 的微小气泡,减少混凝土拌合物泌水、离析,改善和易性,并
早强剂的特性:缩短混凝土的蒸养时间;加速自然养护 混凝土的硬化,提高早期强度。
(2)木质素磺酸盐类,如木钙;
拌合物中均匀分散,互不连通,可起到类似滚珠轴承的作用,
(3)羟基羧酸及其盐类,如酒石酸,柠檬酸、葡萄糖酸,水
试 并能减小水泥颗粒间摩擦阻力,使混凝土拌合物流动性大大 杨酸等;
验 提高。若使流动性不变,则可减少水量 10%左右,从而提高
研 混凝土强度,混凝土硬化后,由于气泡隔断了混凝土中的毛 细管渗水通道,改善了混凝土的孔隙特征,可显著提高混凝
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用电石渣试制建筑石膏的研究
杨志明 1 邱树恒 2 牛存涛 2 何 欠 2 苏 峰 2 1 广西建材科研设计院 (530022) 2 广西大学化学化工学院(530004)
摘 要:用电石渣和废硫酸作原料试制建筑石膏,根据 DTA 和 XR D 分析设计石膏的煅烧温度和矿物成分。实验结果表明, 电石渣中约 85%的 Ca(OH)2 可与废硫酸反应制成电石渣化学石膏;经 155℃煅烧 2h 的电石渣建筑石膏具有较高的强度和软 化系数。 关键词:电石渣;建筑石膏;胶凝材料;综合利用
(4) 以甲基萘为原料的氧茚树脂磺酸钠;
醇胺、三异丙醇胺、乙酸钠、甲酸钙等。
(5) 以栲胶为原料的高效减水剂。
(3)复合早强剂:即无机、有机早强剂复合,或早强剂与其
高效减水剂的特性:在保证混凝土工作性及水泥用量不 它外加剂复合使用,一般比单组分作用更有效,工程中往往
变条件下,可大幅度减少用水量(减水率大于 l2%),制备早 采用复合早强剂。目前越来越倾向用早强减水剂,这样不但
1 原材料及实验方法
1.1 原材料 (1)电石渣 生产乙炔、聚乙烯和聚氯乙稀排出的电石渣稀糊状浆
体,含水约 60%~80%,主要成分为 Ca(OH)2,是一种高碱性物 质[3]。干燥后电石渣的化学成分见表 1。
表 1 电石渣的化学成分(%) SiO 2 Al2O 3 Fe2O 3 CaO MgO SO 3 Loss 合计 3.15 1.61 0.36 58.79 0.06 1.75 33.92 99.01
防冻剂的常用种类,按有无氯盐分为: (1) 氯盐类:用氯盐或以氯盐为主与其它减水剂、早强剂、 引气剂复合的外加剂; (2) 氯盐阻锈类:氯盐与阻锈剂(亚硝酸钠)复合的外加剂.
早强剂是指为促进混凝土早期强度发展而添加的化学 或以此为主与减水剂、早强剂、引气剂复合并对混凝土中钢
物质。它具有使混凝土加速凝结、硬化的功能,一般对混凝土 筋不产生锈蚀的外加剂;
4 缓凝剂
能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。
缓凝剂是减缓水泥水化速度,从而延长混凝土的凝结时
引气剂一般也是表面活性剂,与减水剂不同的是它的界 间,并且不降低混凝土最终强度的外加剂。缓凝剂大多也是
面活性作用发生在气—液界面上,当搅拌混凝土时,会混入 表面活性物质,因为吸附于水泥颗粒表面而使水泥水化反应
0 前言
目前广西自治区的化学工业年均排放电石渣在 40 万吨 以上,由于得不到充分利用,常年堆积,占用土地,对地表及 地下水造成了二次污染,影响生态环境。电石渣是用电石生 产聚氯乙稀的副产品,它的主要成分是 Ca(OH)2 [3],每生产 1 吨聚氯乙稀可排出含固量 5%~15%的电石渣浆 9~15 吨。
一些空气,掺人的引气剂溶于水中被吸附在气—液界面上, 减慢,从而达到缓凝效果。
形成大量的微小气泡,由于引气剂降低表面张力对液膜产生
缓凝剂的常用品种,按化学成分分为:
的保护作用使液膜比较牢固,因而微小气泡能够稳定存在。
(1)糖类和碳水化合物,如糖蜜;
气泡的直径一般在 20 至 IO00μm 左右, 这些气泡在混凝土
究 土的抗渗性和抗冻性,从而提高混凝土的耐久性。引入的空
(4)无机盐类,如磷酸盐、锌盐、硼酸盐等。 缓凝剂的特性:缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热和增 强作用,对钢筋无锈蚀作用,一般掺量较少,对水泥品种适应 性十分明显,不同水泥品种缓凝效果不相同,使用前应试拌
气量为混凝土容积的 3%~6%为宜,过多时会使混凝土强度 检测。
表面活性剂渗人水泥颗粒表面并做定向排列(憎水基指向水
泥颗粒,亲水基指向水),使水泥颗粒表面带有相同电荷,水泥
颗粒间产生电斥力,这种电斥力远大于颗粒间分子引力,使
水泥颗粒形成的絮凝状结构被拆散,结构中包裹的水释放出
来,从而增加了拌合物的流动性。由于表面活性剂亲水基的
作用还会使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜,阻止
3 配筋的优化
3)做好配筋的配合比例。以实际需要为主。沿海和桥梁 工程,要求防腐性能比较高,地下工程除了要求防腐性能外最 主要的是具有高强度性能,则要综合考虑。
如果使用钢筋,可以根据电化学原理利用箍筋在实际工 程中锈蚀的特殊性,创造发生电偶腐蚀效应的条件,防止在
1)抑制钢筋锈蚀。大量的研究表明,提高混凝土的密实 度,加大混凝土钢筋保护层厚度,能有效阻止外部 Cl-离子渗
混凝土碳化过程式配筋腐蚀,以保护钢筋。
透到钢筋表面,避免钢筋锈蚀,提高钢筋混凝土耐久性。混凝 土含有较多 Cl-离子,抑制钢筋锈蚀的有效方法是掺入钢筋 阻锈剂,使钢筋表面的氧化物钝化膜趋向稳定,阻止 Cl-离子 渗透,降低 Fe3+ 离子的游离速度,达到抑制钢筋锈蚀目的。
2)提高混凝土抗渗性能,混凝土的渗透性影响水和侵蚀 性离子在混凝土中的传输速率,与混凝土的耐久性有着密切 的关系。提高混凝土抗渗性,可采用增加混凝土密实度,改进 级配,水胶比控制在 0.35 以下,减少水泥用量到 130 kg 以 下、掺入活性矿物掺合料等方法,其中最有效的办法是掺入 活性矿物掺合料。掺入 8%~10%的硅粉,可使混凝土的渗透 系数降低一个数量级,同时也可使混凝土的氧扩散率降低 4