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木质素磺酸盐类减水剂对新拌混凝土性能的影响

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查看43 | 回复0 | 2025-2-14 14:28:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
木钙减水剂的掺量为水泥重量的0.20%~0.30%,最佳为0.25%。在与不掺外加剂的混凝土保持相同的坍落度的情况下,减水率8%~10%。在保持相同用水量时,可使坍落度增加6~8cm。减水作用的效果与水泥品种及用量、集料的种类、混凝土的配比有关。

① 减水作用机理 
木质素磺酸盐是阴离子型高分子表面活性剂,具有半胶体性质,能在界面上产生单分子层吸附。因此它能使界面上的分子性质和相间分子相互作用特性发生较大的变化。木质素磺酸盐掺入水泥浆中,离解成大分子阴离子和金属阳离子(如Na+、Ca2+)​。呈现较强的表面活性的大分子阴离子吸附在水泥粒子的表面上,使水泥粒子带负电荷,由于相同电荷相互排斥使水泥粒子分散,同时,由于木质素磺酸盐是亲水性的,吸附层在水泥粒子周围是溶剂化的膜,也能阻碍水泥凝聚(空间障碍)​,因此使水泥粒子和二次凝聚粒子(占10%~30%)分散开来,释放出凝体中所含的水和空气,这样游离水增多,使水泥浆的流动性提高。另外,木质素磺酸盐由于能降低气液表面张力而具有一定的引气性(引气量2%~3%)​,微气泡的滚动和浮托作用改善了水泥浆的和易性。最后,木质素磺酸盐中除含有糖之外,本身的分子中含有羟基(—OH)和醚键(—O—)​,因此有缓凝作用。这种对水泥初期水化有抑制作用使化学结合水减少,游离水增多,使水泥浆流动性提高。由于木质素磺酸盐同时具备三种作用,即分散作用、引气作用和初期水化的抑制作用,使它在低掺量(0.25%)时就具有较好的减水作用。这是木质素磺酸盐减水剂的优点,但同时也有缺点。因为掺量大时会产生引气过多和过于缓凝,使混凝土强度降低,特别是在超剂量掺用条件下会使混凝土长时间不凝结硬化,造成工程事故。

② 分散性(流动性) 
提高拌和物的流动性是减水剂的重要用途之一,是在不影响强度的条件下,提高混凝土的工作度或坍落度(不增加水灰比)​。掺木质素磺酸盐减水剂在保持相同水灰比的情况下,可使拌和物的坍落度增加6~8cm。随着掺量增加,坍落度也会增加,但会导致非常严重的缓凝。一般来说,混凝土中掺减水剂会引起较快的坍落度损失。但即使如此,在搅拌与浇筑的间隔时不长(30min)时还是有益的。当较高温度时坍落度损失较大,当用高碱水泥时尤甚。用后掺法,即混凝土搅拌几分钟之后再加入外加剂可减小坍落度损失,这样可防止C3A组分最初水化引起的过量吸附。

③ 引气性 
木质素磺酸盐水溶液的表面张力小于纯水溶液,在1%水溶液中,表面张力为57×10-3N/m,所以木质素磺酸盐有引气作用。掺木质素磺酸盐系的减水剂使混凝土含气量达到2%~3%,而达不到引气混凝土含气量(4%~6%)​。因此它不是典型的引气剂,比典型的引气剂,如松香皂类的掺量低得多(0.002%~0.006%)​。如果将木质素磺酸盐与引气剂按一定比例配合就可得引气减水剂。加消泡剂磷酸三丁酯可减小木质素磺酸盐的引气作用。

④ 泌水性和离析性 
因掺木质素磺酸盐能减少单位用水量,并能引入适量的气泡,故能提高拌和物的均匀性和稳定性,减小泌水和离析,防止初期收缩和龟裂等缺点。

⑤ 水化放热 
掺木质素磺酸盐使水泥水化放热速率降低,如图3-46所示为不同木质素磺酸盐对水泥水化放热速率的影响。在12h内,掺木质素磺酸钠的水化放热速率最低​。木质素磺酸钠是用超滤法分离得到的不含糖、相对分子质量大于40000的产品。这证明本质素磺酸盐对泥水化的延缓作用与分子结构有关。曲线2和曲线3是笔者用“泡沫吸附”分离法得到小分子量和中等相分子量的木钙,它们也降低水泥水化放热速率,程度有所差别。由于掺木质素磺酸盐减水剂能显著降低水化放热速率,控制水化放热量,因此可防止混凝土产生温度应力裂缝,这对大体积混凝土施工是十分有利的。

⑥ 木质素系减水剂的类型与凝结时间 
在减水剂的工业化产品(商品)生产中,为了满足不同工程的要求和不同条件下使用,通常以一种减水剂为主要成分,经复合其他外加剂配制成标准化、系列化产品。

标准型减水剂使混凝土初凝略有延缓或与普通混凝土相当。掺早强型减水剂的混凝土,初凝速率在常温下比普通混凝土快1h以上。缓凝型减水剂在标准剂量时,比普通混凝土约延缓1~3h,而且不会影响混凝土的28d强度。超剂量(1.5倍和2倍)使用使初凝时间大大延缓,最终致使混凝土1d强度降低。
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