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减缩型聚羧酸系高功用减水剂的现状与展开远景

发布时间:2022-06-14 20:05:12 来源:晟得源体育

  混凝土高效减水剂是制作现代混凝土的必备资料和要害技能之一,也是混凝土向高科技领域展开的要害资料。聚羧酸系高功用减水剂(PCE)作为化学外加剂中最重要成员之一,它对高功用混凝土的展开起到了不行代替的作用。......

  混凝土高效减水剂是制作现代混凝土的必备资料和要害技能之一,也是混凝土向高科技领域展开的要害资料。聚羧酸系高功用减水剂(PCE)作为化学外加剂中最重要成员之一,它对高功用混凝土的展开起到了不行代替的作用。

  我国21世纪初开端PCE研讨和运用,2005年进入了快速展开阶段,只是用了不到10年的时刻,其用量从2005年的5万吨(按20%含固量液体计)展开到2013年的约500万吨(按20%含固量液体计),PCE逐渐替代萘系减水剂而成为了当时减水剂的首要种类。我国也是现在世界上聚羧酸系减水剂用量最大的国家。但从运用遍及程度来看,与日本和欧洲还有必定的距离。据介绍,日本PCE的运用份额最高,抵达减水剂总量的90%左右,简直一切的预拌混凝土都选用PCE。而欧洲的PCE用量占减水剂总量约50%,在预拌混凝土中的运用还不遍及,可是在预制构件中现已遍及选用。

  水泥基资料的缩短是随同水泥水化硬化进程发生的自然现象。一般水泥混凝土资料缩短包含:塑性缩短、枯燥缩短、自缩短和碳化缩短等。塑性缩短是在混凝土灌溉后的初期变形,由新拌混凝土外表水分蒸腾而引起的变形。塑性缩短在混凝土仍处于塑性状况时发生的,因而,也称之为混凝土硬化前或终凝前缩短。发生塑性缩短或开裂的原因是在露出面积较大的混凝土工程中,当外表失水的速率超越了混凝土泌水的上升速率时,会构成毛细管负压,新拌混凝土的外表会敏捷枯燥而发生塑性缩短。若此刻的混凝土强度尚缺乏以反抗因缩短受到限制而引起的应力时,在混凝土外表即会发生开裂。此种状况往往在新拌混凝土浇捣今后的几个小时内就会发生;枯燥缩短是指混凝土硬化后,在不饱和的空气中失掉内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不行逆缩短。跟着相对湿度的下降,水泥浆体的干缩增大,引起缩短的首要是失掉毛细孔和凝胶孔的吸附水所导致的缩短应变;自缩短是指密封的混凝土内部相对湿度随水泥水化的展开而下降,称为自枯燥。自缩短与干缩机制相同,但它不是因为水向外蒸腾流失,而是因为水泥水化时耗费水分构成凝胶孔的液面下降构成弯月面,发生所谓的自枯燥作用,混凝土体的相对湿度下降使得体积减小。高强混凝土因为水灰比低,自缩短一般比一般混凝土大;此外,硬化混凝土中的水泥水化产品与空气中的CO2反响发生反响,随同有体积的缩短,称为碳化缩短。碳化缩短是不行逆的。

  水泥混凝土的缩短开裂是混凝土结构存在的遍及问题,所以,研讨减缓或许操控混凝土结构开裂在无害的规模内是资料科学和施工工作者的长时刻研讨课题。特别是在推行运用高功用混凝土时,操控开裂和进步耐久性成为高功用混凝土最重要的技能难题。混凝土的强度越高自缩短越大,发生缩短开裂的可能性越大。体积稳定性往往是影响混凝土耐久性的最首要要素,是混凝土抵达耐久性要求的重要条件。经过各种途径来减小混凝土的缩短现已成为当时工程界研讨的要点。国内外常选用添加混凝土膨胀剂来补偿混凝土的干缩。膨胀剂的掺量一般占胶凝资料总量的6%~12%,掺量大且有必要对混凝土进行满意的保湿维护才干抵达补偿缩短的作用。混凝土减缩剂经过下降混凝土毛细孔内水的外表张力、削减水分蒸腾进程的缩短力来下降混凝土的缩短,以抵达削减混凝土裂缝的意图。但减缩剂一般因为具有引气作用对混凝土强度具有晦气影响,且运用本钱高,还没有大规模推行运用。

  不同组成和结构的减水剂对混凝土缩短和抗裂性影响存在着显着差异。许多研讨结果和工程实践标明,传统的缩聚型磺酸盐类减水剂(萘系、氨基磺酸盐系和脂肪族系)会增大混凝土前期缩短和总缩短约20%,而含有许多聚醚侧链的聚羧酸减水剂增大混凝土缩短起伏小,约为5%左右,比较传统减水剂抗裂功用较好。可是掺加一般聚羧酸系减水剂混凝土与空白混凝土比较仍是增大了缩短,且减缩作用很难同减缩剂的比较。为了战胜上述呈现的问题,提出了开发下降混凝土缩短的功用性聚羧酸系减水剂,称为减缩型聚羧酸系减水剂。

  近几年,PCE展开较为敏捷,经过对PCE的化学结构改动的研讨,已可以完成保坍、操控凝聚、减缩等多种功用,相继开宣布了保坍型聚羧酸减水剂、低粘度聚羧酸减水剂、抗硫酸盐搅扰的聚羧酸减水剂,以及减缩型聚羧酸减水剂等。

  减缩型聚羧酸系减水剂是指既具有较高的减水率,一起又具有削减硬化混凝土枯燥缩短作用的功用性减水剂。与减缩剂比较,不只具有减缩功用,一起具有减水、增强等减水剂的作用。运用时与减水剂相同,具有运用方便、经济合理的特色。

  日本等国家较早开端减缩型聚羧酸减水剂的研讨。日本专利JP9.9报导了一种具有缩短凝聚时刻、下降混凝土拌合物粘度、硬化混凝土自缩短小和强度高级功用的水泥混凝土用多功用型外加剂。此外加剂由马来酸酐与特定的烯丙基醚大单体在非水体系中发生自由基共聚反响而制得。

  美国专利USA1报导了一种多功用混凝土外加剂,首要组分有马来酸酐、烯丙基醚单体、聚亚烷基二醇单烷基醚以及有机磷等。参加该外加剂使得混凝土具有优异的活动性、杰出的前期强度、较低的减缩率、杰出的抗冻融性及较低的碳化速度。专利中所用的烯丙基醚单体与JP9.9中说到的烯丙基醚单体根本相同。

  欧洲专利EP0725043A2报导了一种既具有杰出的减缩作用又可在相对低掺量下完成引气、减水等功用的水泥分散剂,当掺量为0.20%时,减水率达18%左右,28天减缩率达30%以上。

  近几年,我国也有减缩型聚羧酸系减水剂的作用报导。同济大学教授孙振相等在中国专利CN 2010 10102093.0报导了一种具有减缩功用的聚羧酸系减水剂,这种减水剂以聚丙烯酸(PAA)、带有酰胺基的胺类化合物(PN-220)和聚乙二醇(PEG)为首要原料,选用先共聚后酯化的组成工艺。掺入占水泥分量0.10%的这种减水剂,水泥净浆活动度可抵达270mm;在砂浆中掺入0.30%的这种减水剂,砂浆的3天减缩率为60%,28天减缩率为38%;在混凝土中掺入0.40%的这种减水剂,混凝土减水率达20%,3天减缩率为40%,28天减缩率为24%,28天抗压强度比达110%。

  现在,国内关于减缩型聚羧酸系减水剂的研讨,概括专利和文献资料,可概括为三种:一是具有必定减水功用的聚丙烯酸盐类减缩剂,如CN0.X、CN9.4等,仍归于减缩剂领域,减水率太小,难于满意高功用减水剂的要求,且掺量大;二是掺入后混凝土或砂浆缩短量相对较小的聚羧酸减水剂,因为没有从分子结构上引进减缩基团,这种减水剂的分子结构与一般聚羧酸减水剂的分子结构类似,下降缩短的量也有限;三是具有较好减缩功用的聚羧酸减水剂,这种减水剂从分子结构上引进了减缩基团,所以在具有较高减水率的一起具有很好的减缩功用。

  在2010正式施行的交通行业规范JT/T969-2009《公路工程聚羧酸系高功用减水剂》中,现已列入了减缩型聚羧酸系减水剂(PWR-RS),在根本保存一般聚羧酸系减水剂其他功用的一起,28天缩短率比不大于90%。这是国内初次在规范中提出减缩型聚羧酸系减水剂,阐明其需求的迫切性和在工程中的重要性。

  从国内外宣布的相关研讨报告看,对减缩型聚羧酸减水剂的机理方面研讨不多。现在首要参阅混凝土缩短理论(毛细管张力学说、拆开压力学说和外表吸附学说)对其进行解说。外表吸附学说以为,在固体外表水吸附气体或蒸汽将减小固体外表张力。吸附水一旦从水泥凝胶中脱离,外表张力就立刻添加,致使胶粒被紧缩。拆开压力学说以为,在任何相对湿度下,水吸附在 C-S-H 凝胶的外表发生一个拆开压力,其值随湿度的添加而添加,在较低的相对湿度下,当拆开压力小于范德华力时,微粒就集合引起体积缩短。

  混凝土的枯燥缩短理论中最有说服力的是毛细管张力学说,这种学说以为,混凝土的缩短与其构成的毛细管中水的凹液面有密切关系。因为毛细管中水分的蒸腾,其内部的凹液面下降,对应的曲率半径增大,致使外表张力添加,对毛细管壁发生附加压力。

  多功用聚羧酸系减水剂是现在聚羧酸系减水剂展开的重要方向之一,尽管国内外现已有相关研讨,但关于聚羧酸系减水剂的减缩机理方面的研讨还很少。别的,与减缩剂比较聚羧酸系减水剂一般掺量较少,其削减缩短的要害影响要素及其对缩短影响规则还不清楚。关于减缩型减水剂的表征和点评办法也没有一致的办法,这些都需求在研讨进程中不断探究。本课题期望开发研讨的减缩型聚羧酸减水剂不只具有较好的减水作用,还要求有较好的削减水泥砂浆或混凝土的缩短的作用。怎么减小水泥砂浆或混凝土的缩短,进步其抗裂功用,对扩展其运用规模,有着重要的现实意义。为了使组成出的减水剂具有多功用性,在结构上接枝了优选的减缩基团,可以下降聚羧酸减水剂的外表张力,削减溶液的蒸腾速率,添加保水性。本课题的难点在于怎么规划出有用的减缩基团及讨论减缩型聚羧酸减水剂的减缩机理。

  在优化高功用混凝土的进程中,混凝土的缩短开裂是影响其功用的最严峻的问题之一。怎么减小混凝土的缩短开裂是现在工程界研讨的要点之一,而减缩型聚羧酸减水剂可以减小水泥砂浆或混凝土的枯燥缩短,缓解水泥砂浆或混凝土的缩短开裂,一起具有一般聚羧酸系减水剂的功用,是处理混凝土施工功用、力学功用和体积稳定性迫切需求的新资料,具有杰出的运用远景。

  减缩型聚羧酸系减水剂在国内外研讨时刻还较短,其功用、机理等方面还存在需求持续研讨的问题。别的混凝土资料自身组成杂乱、运用环境多变,怎么开宣布满意不同要求的具有减缩功用的减水剂还有许多研讨和运用工作需求深化体系展开。期望相关研讨和工程技能人员可以相互协作,加速减缩型聚羧酸系减水剂的研讨和推行运用,尽快为我国建造工程服务。

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