丙烯酸環(huán)氧酯樹脂合成混凝土引氣劑性能及應(yīng)用

摘要:針對(duì)水工混凝土抗凍耐久性需要，采用丙烯酸、環(huán)氧樹脂為主要原料合成一種新型混凝土引氣劑:丙烯酸環(huán)氧酯樹脂合成型混凝土引氣劑，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)性能分析、混凝土性能指標(biāo)及抗凍耐久性等性能指標(biāo)檢驗(yàn)，丙烯酸環(huán)氧酯樹脂合成型混凝土引氣劑的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB8076 - 1997 中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

關(guān)鍵詞:引氣劑；丙烯酸環(huán)氧脂；抗凍耐久性；混凝土性能

1 　合成

    丙烯酸環(huán)氧樹脂合成型混凝土引氣劑簡(jiǎn)稱SB - G混凝土引氣劑采用丙烯酸、環(huán)氧樹脂為原料合成丙烯酸環(huán)氧酯樹脂，然后輔以其它化工原料通過化學(xué)、物理方法改性，以滿足其分散性、引氣性、氣泡穩(wěn)定性等性能需要，最后得到棕褐色SB - G混凝土引氣劑的液體產(chǎn)品，其工藝流程簡(jiǎn)圖如下：

2 　SB - G混凝土引氣劑的結(jié)構(gòu)性能分析

    引氣劑是一類表面活性物質(zhì)，引氣劑按分子結(jié)構(gòu)可分為離子和非離子型，引氣劑的作用是當(dāng)引氣劑形成吸附層后，相當(dāng)于形成一個(gè)膜層，由于引氣劑分子間的引力使膜層有一定的強(qiáng)度，再加上引氣劑分子的水化作用，使形成膜層更為加厚，使氣泡的合并變難，起到了穩(wěn)固保護(hù)泡膜的作用；一般說來，加有引氣劑的水溶液表面張力降低越多，其氣泡性越大， 但表面張力的降低與引氣劑性能之間并完全是平行關(guān)系，其原因可能是由于表面張力測(cè)定是在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行的，而起泡過程(包括混凝土拌合過程) 則是在攪動(dòng)擴(kuò)張、蒸發(fā)等過程中發(fā)生，兩者的狀態(tài)是不同的，溶解度低的引氣劑，其起泡速度慢而持久，泡沫結(jié)構(gòu)致密，泡徑較小較粘，這與難溶引氣劑氣非極性部分分子量比較大有關(guān)，因它在氣～液界面形成的吸附層的單層厚度大，定向排列時(shí)分子間作用力大，致使泡沫韌性大、壽命長(zhǎng)。

    根據(jù)SB - G混凝土引氣劑的物化指標(biāo)和紅外光譜分析比較結(jié)果，SB - G混凝土引氣劑中主要組份仍保持著原有的丙烯酸環(huán)氧脂的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，經(jīng)改性處理后分子主鏈上的部分憎水基團(tuán)改變?yōu)橛H水基團(tuán)，因基團(tuán)性能的改變，使得其溶于水后降低了溶液的界面張力，用外力攪動(dòng)溶液就會(huì)產(chǎn)生大量起泡(泡沫) ，而SB - G混凝土引氣劑分子仍保持這長(zhǎng)鏈大分子結(jié)構(gòu)，有助于提高氣泡的彈性和強(qiáng)度，有利于氣泡保持相對(duì)穩(wěn)定而不破壞，進(jìn)而使其發(fā)揮著即引氣又能增加起泡穩(wěn)定性的雙重作用。

2.1 　SB - G混凝土引氣劑混凝土性能試驗(yàn)

2.1.1 　SB - G混凝土性能指標(biāo)檢驗(yàn)

    SB - G混凝土引氣劑在混凝土中的摻量為水泥重量的0.04 %～0.08 %(以固體含計(jì)) ，0.05 %為推薦用量，委托黑龍江省建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)二站，按GB8076 - 1997 ，對(duì)SB - G混凝土引氣劑混凝土進(jìn)行料減水率、泌水率、含氣量、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度比、收縮率比、相對(duì)耐久性指標(biāo)等性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明(見表2) ，混凝土引氣劑的各項(xiàng)指標(biāo)符合GB8076 - 1997 中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求，并滿足一等品要求。

2.2 　SB - G引氣劑硬化混凝土氣孔結(jié)構(gòu)分析

    混凝土的抗凍性主要決定于其氣泡結(jié)構(gòu)?；炷恋目状笾驴梢苑譃槟z孔、毛細(xì)孔和氣泡。凝膠孔是水泥水化形成的水泥凝膠內(nèi)部的孔隙，孔徑小，凝膠水的冰點(diǎn)很低，一般低溫下不凍結(jié)。因此可以認(rèn)為凝膠孔對(duì)抗凍性影響很小。毛細(xì)孔是沒有被水化物充填的有害孔，毛細(xì)孔水的凍害的主要根源。氣泡是指在拌合混凝土?xí)r混入的空氣，成型過程中不能完全排出，引氣劑是表面活性物質(zhì)，攪拌時(shí)能引入大量的氣泡，所引的氣泡結(jié)構(gòu)，即氣泡直徑及其分布狀態(tài)的不同將對(duì)混凝土強(qiáng)度、抗凍性和耐久性產(chǎn)生程度不同的影響。為此，對(duì)摻SB - G混凝土和空白混凝土的氣孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究，試驗(yàn)結(jié)果(見表3) 表明SB - G引氣劑氣孔分布均勻，引入的氣泡是微細(xì)、獨(dú)立的球形泡，其直徑90 %以上在10～50um 之間，氣泡穩(wěn)定，泡膜厚度較大，摻入混凝土中能緩和凍害，起“蓄水池”和“卸壓閥”的作用，能顯著提高混凝土的抗凍耐久性。

    表中：Ab 為新拌混凝土含水含氣量；Ar 為硬化混凝土含氣量；N 為全導(dǎo)線所切割的氣泡總個(gè)數(shù)； ∑I 為全導(dǎo)線所切割的氣泡弦長(zhǎng)總和(mm) ；工為氣泡平均弦長(zhǎng)(mm) ；a 為氣泡比表面積(cm2 / cm3 ) ；y 為氣泡平均半徑(mm) ；Hy 為1cm 混凝土中的氣泡個(gè)數(shù)；L 為氣泡間距系數(shù)(mm) ；J - 0 為未摻SB - G 空白混凝土；H - 1 為SB - G摻量2/ 萬；H - 2 為SB - G摻量5/ 萬。

3 　應(yīng)用實(shí)例

3.1 　在渠道橋剝蝕處理上的應(yīng)用

    富裕灌區(qū)建筑隊(duì)物都處于寒區(qū)，運(yùn)行30a 來受到凍融剝蝕破壞，很多建筑物難以發(fā)揮其工程效能，如果不進(jìn)行維修將危脅工程的運(yùn)行安全。SB - G混凝土引氣劑能夠有效降低混凝土的水灰比，加入以后形成氣泡穩(wěn)定泡膜厚度較大，顯著提高混凝土的抗凍耐久性。富裕灌區(qū)50 及64km 橋，處于凍脹范圍內(nèi)的橋樁表面受凍融破壞，表面20cm 厚度已被破壞，鋼筋裸露，采用SB - G混凝土引氣劑為外加劑的混凝土進(jìn)行剝蝕處理，引氣劑摻入量為水泥量的0105 %。首先在橋樁剝蝕部位外側(cè)置掛鋼絲網(wǎng)，內(nèi)部填充加入引氣劑的細(xì)?；炷?。鋼絲網(wǎng)外側(cè)用加入引氣劑的混凝土砂漿抹面。橋樁剝蝕處理于2002 年完成，已經(jīng)歷4 次凍融循環(huán)，至今仍表面光滑平整， 用回彈儀測(cè)試，強(qiáng)度沒有顯著變化，證明引氣劑大幅度提高了混凝土的強(qiáng)度，所以SB - G混凝土引氣劑有廣泛的應(yīng)用前景。

4 　結(jié)論

(1) SB - G引氣劑是采用純凈的化工原料合成的產(chǎn)品，能夠保證引氣劑的本身性能(如起泡性、泡膜厚度、韌性、穩(wěn)定性以及有效組分或官能團(tuán)的比例等) 的穩(wěn)定，保證了引氣劑的質(zhì)量。

(2) 通過對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行混凝土物理力學(xué)及抗凍耐久性等性能試驗(yàn)研究，表明該引氣劑產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到GB - 8076 - 1997《混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。

(3) SB - G引氣劑氣孔分布均勻，引入的氣泡是微細(xì)、獨(dú)立的球形泡，其直徑90 %以上在10～250μm 之間，氣泡穩(wěn)定， 分布比較均勻，泡膜厚度較大，摻入混凝土中能顯著提高混凝土的抗凍耐久性。

(4) 應(yīng)用表明，較之普通混凝土抗凍融破壞能力顯著提高。

參考文獻(xiàn):

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[3 ] 　姜淑芳，邢伯均1 有機(jī)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理[M]1 哈爾濱:黑龍江省科學(xué)技術(shù)出版社，1994

[作者簡(jiǎn)介]王忠義(1965 - ) ，男，黑龍江富裕人，助理工程師；王巍(1963 - ) ，女，黑龍江齊齊哈爾人，工程師。