一种用于掺粉煤灰的混凝土中的引气剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于掺粉煤灰的混凝土中的引气剂及其制备方法，先将水加入混合机中，再将松香酸或松香酸盐、烷基磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、高级脂肪醇硫酸盐依次加入混合机中搅拌、溶解，时间为1-2小时，制得用于掺粉煤灰的混凝土中的引气剂。本发明可大幅度降低粉煤灰中所含活性炭对引气剂的吸附，使得引气剂的有效成分充分发挥作用，可有效提高混凝土中气泡的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种用于掺粉煤灰的混凝土中的引气剂及其制备方法。

背景技术

混凝土引气剂基本上都属于阴离子表面活性剂，其分子结构由憎水基团和亲水基团组成，亲水基团在分子溶于水解离后会因释放出阳离子而带正电荷。

概括起来讲，引气剂的作用机理在于：在混凝土搅拌过程中能使其大量包裹微小的气泡，而这些微小的气泡又能稳定地存在于混凝土体内。

具体地分析，引气剂的作用机理包括以下方面：

1.界面活性作用

不加引气剂时，搅拌混凝土过程中，也会裹入一定量的气泡。但是当加入引气剂后，在水泥-水-空气体系中，引气剂分子很快吸附在各相界面上。在水泥-水界面上，形成憎水基指向水泥颗粒，而亲水基指向水的单分子(或多分子)定向吸附膜；在气泡膜(也即水-气界面)上，形成憎水基指向空气，而亲水基指向水的定向吸附层。由于表面活性剂的吸附作用，大大降低了整个体系的自由能，使得在搅拌过程中，容易引入小气泡。

2.起泡作用

泡可分为气泡、泡沫和溶胶性气泡三种。混凝土中的泡属于溶胶性气泡。

清净的水不会起泡，即使在剧烈搅动或振荡作用下，使水中卷入搅成细碎的小气泡而混浊，但静置后，气泡立即上浮而破灭。但是当水中加入引气剂(比如洗衣粉)后，经过振荡或搅动，便引入大量气泡。其原因是：液体表面具有自动缩小的趋势，而起泡是一种界面面积大量增加的过程，在表面张力不变的情况下，必然导致体系自由能大大增加，是热力学不稳定的系统，会导致气泡缩小、破灭。但在引气剂存在的情况下，由于它能吸附到气-液界面上，降低了界面能，即降低了表面张力，因而使起泡较容易。

3.稳泡作用

通过试验发现，将有些表面活性剂加入混凝土中，在搅拌过程中也能引入大量微小气泡，但是当将混凝土静置一定时间，或经过运输、装卸、浇注后，混凝土的含气量却大大下降，大部分气泡都溢出消失了，而引气剂则不同，掺入后，不但能使混凝土在搅拌过程中引入大量微小气泡，而且这些气泡能较稳定地存在，这是使硬化混凝土中存在一定结构的气孔的重要保证。

近年来在混凝土中掺入一定量的粉煤灰作为胶凝材料代替部分水泥越来越普遍了。混凝土中掺入粉煤灰不但可以节约水泥，废物利用，而且又给混凝土性能带来两大优点：其一，提高了混凝土和易性。其二，使混凝土耐冻融性提高。同时又给混凝土带来不利因素，致使混凝土引气能力下降。在施工和运输过程中含气量损失增大，产生这种问题的原因是粉煤灰中含有一定量的未燃烧碳粉，对引气剂有较强的吸附作用。

产生粉煤灰最多的单位是火力发电厂，钢铁厂等。他们根据燃煤能量效率的利用，又能达到环保要求如二氧化硫，二氧化氮排放量等综合因素考虑进行运作。燃烧产生的煤灰中含有未燃烧的细小颗粒，有人称之为这部分能量为强热减量(或是燃烧损失)，含量越大对引气性影响越大，大至在5％以下为优质品。

造成粉煤灰质量不稳定的原因有各种各样的因素，大概有以下几种：

1.各产生粉煤灰副产品厂家数量多，跨行业，工艺不同，各地环保要求不同等。

2.产生粉煤灰副产品所用燃煤不同。

3.产生粉煤灰副产品各地气象因素的影响。

一般常用的引气剂，在掺粉煤灰的混凝土中，由于粉煤灰中含碳颗粒对引气成分的吸附，造成了一些单一组分的引气剂在大掺量粉煤灰的混凝土中很难引上气来，同时由于这种慢性吸附也造成了含气量的损失。过量引气剂的加入虽能把初始含气量提上来，但由于其对混凝土的综合性能的影响较为复杂，过量引气剂的加入将降低混凝土的硬化强度；而且往往会造成一些大气泡的产生，从而造成对混凝土抗渗、抗冻等耐久性能及外观等各方面造成不良的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种可有效提高引气效果和气泡稳定性的引气剂，其技术方案如下：本发明由松香酸或松香酸盐、烷基磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、高级脂肪醇硫酸盐以及水组成，各组分按重量百分比组成为：

松香酸或松香酸盐：            0％--20％

烷基磺酸盐：                  0.3％--20％

烷基酚聚氧乙烯醚：            2％--15％

高级脂肪醇硫酸盐：            0％--1％

水：                          60％--90％

其中所述的松香酸或松香酸盐能起到引气作用，可以引入大量的气泡。其中的松香酸盐可以选为松香酸钠等。

所述的烷基磺酸盐具有稳定气泡功能，可以协同松香酸或松香酸盐起到引气作用，作为一种优选方式可以选为十二烷基苯磺酸钠或十六烷基苯磺酸钠等。

所述的烷基酚聚氧乙烯醚具有抗吸附作用，可以减少粉煤灰等对引气剂的吸附作用，同时还具有一定的引气功能。作为一种优选方式可以选为壬基酚聚氧乙烯醚。

所述的高级脂肪醇硫酸盐在引气剂中体现为引气作用，作为一种优选方式可以选为十二烷基硫酸钠。

制备本发明的用于掺粉煤灰的混凝土中的引气剂的步骤如下：

按前述重量比称取各组分，先将水加入混合机中，再将松香酸或松香酸盐、烷基磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、高级脂肪醇硫酸盐依次加入混合机中搅拌、溶解，时间为1-2小时，制得用于掺粉煤灰的混凝土中的引气剂。

本发明可大幅度降低粉煤灰中所含活性炭对引气剂的吸附，使得引气剂的有效成分充分发挥作用，可有效提高混凝土中气泡的稳定性。与各种类型的减水剂都有良好的适应性，可广泛与各种减水剂复合使用。

具体实施方式

制备实施例1：

复合高性能引气剂按松香酸钠8％(重量百分比，以下同)、十二烷基苯磺酸钠1.8％、壬基酚聚氧乙烯醚10％、十二烷基硫酸钠0.2％、水80％搅拌均匀配制而成。

制备实施例2：

复合高性能引气剂按松香酸钠8％(重量百分比，以下同)、十二烷基苯磺酸钠2％、壬基酚聚氧乙烯醚10％、水80％搅拌均匀配制而成。

制备实施例3：

复合高性能引气剂按壬基酚聚氧乙烯醚10％(重量百分比，以下同)、十二烷基苯磺酸钠9％、十二烷基硫酸钠1％、水80％搅拌均匀配制而成。

应用实施情况：

混凝土由下列重量份材料组成(按1立方混凝土计)：

P.042.5普硅水泥：305千克，粉煤灰100千克，砂子780千克，石子993千克，聚羧酸高效减水剂4千克，水140千克。

表1制备实例与普通引气剂的效果对比情况

上述表格中其它引气剂的用量全部是折粉掺的，而制备实施例中的引气剂的含固量只有20％，由此可以看出以有效成分来计的话，该发明产品在用量上明显比普通的引气剂用量少了很多，所以该产品性价比较高。

从上述表格中可以对比出，该发明在掺有粉煤灰的混凝土中对气泡的稳定方面有着明显的优势，气体保留率很高。