浅析引气剂分类及其作用

　　摘 要:引气剂作为混凝土外加剂的一种,对混凝土的耐久性有至关重要的作用,可以提高抗冻性、增加和易性等。文章从原理出发,提出相应的分类及其各自特点,并对目前引气剂使用情况进行了分析。
　　关键词:引气剂;分类;特点;作用
　　Abstract: The air entraining agent as the concretes admixture one kind,has the very important function to the concretes durability,may enhance the frost resistance,increases and so on workability. This article proposed that the corresponding classification and the respective characteristic,and have carried on the analysis to the present air entraining agent service condition.
　　Key words: air entraining agent;classification;function 　　
　　1 引言
　　引气剂是一种能使混凝土在搅拌过程中产生大量均匀、稳定、封闭的微小气泡,从而改善其和易性,并在硬化后仍然能保留微小气泡以改善混凝土抗冻融耐久性的外加剂。优质引气剂还具有改善混凝土抗渗性,以及有利于降低碱骨料反应产生的危害性膨胀,与减水剂及其他类型的外加剂复合使用,可进一步改善混凝土的性能。在混凝土中掺人引气剂,引入大量均匀、稳定的微小气泡,能够有效改善混凝土的孔结构,是大幅提高混凝土耐久性的技术措施之一。
　　1.1 作用机理
　　引气剂一般都是阴离子表面活性剂,它的憎水基是由非极性分子组成长碳链。在水气界面上,憎水基向空气一面定向吸附,在水泥水界面上,水泥或其水化粒子与亲水基相吸附,憎水基背离粒子,形成憎水化吸附层,并力图靠近空气界面。由于这种离子向空气表面靠近和引气剂分子在空气水界面上的吸附作用,将显著降低水的表面张力,使混凝土拌和过程中形成大量微细气泡。这些气泡有定向吸附层,相互排斥且均匀分布,而且阴离子表面活性剂在含钙溶液中,作为钙盐而沉淀,吸附于气泡膜,使气泡更趋稳定。因此,混凝土在拌和时引入的空气泡,能以较稳定的形式存在,又能使这些起泡的直径比较小而且均匀。使用引气剂的目的:气泡更容易产生,保证引气泡能稳定存在。
　　1.2 引气剂质量的评价
　　(1)相同掺量下含气量或起泡高度愈高,含气量损失愈小或消泡时间愈长引气效率愈高。
　　(2)相同含气量下平均气泡间距系数愈小及气泡愈小,气泡结构愈好。
　　2 引气剂种类及特点
　　目前引气剂的产品种类仍很少。许多工程对应用引气剂或引气型外加剂仍有顾虑,担心含气量影响混凝土的强度;有的工程单位认为松香类引气剂质量欠稳定,使用不方便;有的研制和生产单位认为引气剂用量少,投入大,效益不明显。总之,这些因素都影响到引气剂的开发和推广应用。目前,国内的常用引气剂基本可以分为这样几类:
　　2.1 松香树脂类的钠盐化物
　　松香热聚物PC-2型引气剂、松香皂、CON-A型以及固省牌微沫剂等。松香类引气剂主要是松香酸皂化以及松香和苯酚、硫酸、氢氧化钠等在一定温度下缩合反应成酯类,进一步缩聚成较大分子,再经过氢氧化钠处理,成为钠盐的缩聚物。松香的化学结构复杂,含有松脂酸类、芳香烃类、芳香醇类、芳香醛类及氧化物等。其中松香酸具有羧基(-COOH),加碱后,发生皂化反应而生成松脂皂。第一代:松香皂引气剂,优点:生产简单、价格低;缺点:引气泡较大且不稳定,混凝土强度降低较大溶解性差,与其他外加剂复合性差。第二代:松香热聚物引气剂,优点:引气效率高、掺量小;缺点:因聚合反应程度不同,引气剂及其引气泡质量差异较大。
　　2.2 烷基苯磺酸盐类
　　各种合成洗涤剂,例如十二烷基苯磺酸钠,属于阴离子表面活性剂,易溶于水而产生气泡。合成工艺简单,以丙烯为原料先聚合成丙烯四聚体-十二烯,再与苯共聚成十二烷基苯,经发烟硫酸磺化成十二烷基苯磺酸,再中和成钠盐。优点:发泡能力强、掺量小;缺点:引气泡较不稳定,气泡结构较差。
　　2.3 脂肪醇类
　　脂肪醇硫酸钠(FS),高级脂肪醇衍生物(801-2)。凡是动物脂肪经过皂化生成的脂肪酸盐均具有引气效果。优点:无明显优点;缺点:引气泡较大且不稳定,混凝土强度损失较大。 　　2.4 非离子型表面活性剂
　　烷基酚环氧乙烷缩合物(OP)及皂荚苷类引气剂。多年生乔木皂荚树果实中含有一种辛辣刺鼻的提取物,主要成分为三萜皂苷,它具有良好的引气性能。三萜皂苷由单糖基、苷基和苷元组成。苷元基有2个相连接的苷元组成,一般情形下1个苷元可以连接3个或3个以上单糖,形成一个较大的五环三萜空间结构。单糖基中的单糖具有很多羟基能与水分子形成氢键,因此具有较强的亲水性,而苷元基中的苷元具有亲油性是憎水基。三萜皂苷属于非离子型表面活性剂。当三萜皂苷溶于水后,大分子被气液界面上,形成两种基团的定向排列,从而降低了气液界面上的张力,使新界面的产生变得容易。若用机械方法搅拌溶液,就会产生气泡。并且由于三萜皂分子结构较大,形成的分子膜较厚,气泡壁的弹性和强度较高,气泡能保持相对稳定。优点:引气泡细小、稳定、结构良好,强度损失小,水溶性非常好,外加剂的复合性能良好,有一定的减水和缓凝效果;缺点:掺量较大、受资源制约大、价格较高。
　　2.5 木质素磺酸盐类
　　木质素磺酸钙。优点:有较明显的减水效果,有一定的缓凝作用;缺点:引气泡结构不好,掺量大。
　　2.6 引气剂选择依据
　　气泡结构良好;引气效率高;与其他外加剂及原材料相匹配。
　　3 引气剂带来的有利作用
　　3.1 改善和易性
　　当掺入引气剂时,相互独立的、微小的空气泡就被引入混凝土中,这宛如滚珠轴承的作用,将显著改善混凝土的拌和物的和易性,并减少泌水和离析。
　　3.2 增加混凝土含气量,提高抗冻性
　　掺引气剂能使混凝土的含气量增加3%~6%。引气剂所引入的气泡直径为0.025 mm~0.25 mm。这种微气孔,对于混凝土,由于气泡彼此隔离,切断毛细孔通道,使水分不易渗入,可减缓其水分结冰膨胀的作用,提高混凝土的抗冻性。在水泥用量不变及坍落度不变的条件下能使混凝土的抗冻性提高3倍左右。掺引气剂能使混凝土的含气量随引气剂剂量增加而增加,但达到某一极限值后,就不再随之增大。
　　3.3 强度有所降低,但折压比增大
　　由于气泡的存在,混凝土的强度及弹性模量有所降低。一般而言,如果含气量增加1%,抗压强度降低4%~6%,抗折强度降低2%~3%。引气剂种类不同,对混凝土强度降低的影响不同。当引气量相同的情况下,引入的气泡细小,分布均匀,则强度降低就少一些,甚至不降低。引气对混凝土力学性能的作用使抗压强度下降、弹性模量下降,变形产生的应力随之降低,但抗折强度和折压比增大,抵抗变形的能力和抗裂性增加,使之更适合应用于公路建设。
　　4 引气剂存在的问题
　　4.1 对引气剂的认识不足
　　目前,很多施工单位只是单纯的认为,引气剂会导致抗压强度的损失和表面光洁度的降低,并且添加引气剂会引入气泡,这与传统的要求正好相反(传统的振捣除气泡)。
　　4.2 仍采取传统非引气混凝土的施工工艺
　　当在混凝土中添加引气剂后,应适当延长搅拌时间,避免过分振捣、排气,避免过度摸面(多次、用力等),否则不能有效引气、增加含气量损失、破坏良好的气泡结构。
　　4.3 引气剂计量控制、管理不严
　　目前对于引气剂的计量控制、管理并不严格。有效含气量的检测方法尚不成熟。含气量是宏观和细观全部孔隙之总和,而有效含气量只是微米量级的气孔,如何用一种简便方法仅检验有效含气量,仍然需要进一步研究探索。
　　4.4 预应力钢筋混凝土构件是否引气
　　预应力钢筋混凝土是否要用引气剂,关键视使用环境。始终处在干燥环境下无需引气;有冰水作用的结构必须引气,以防止冻害!