细观尺度下减水剂对硬化水泥浆体微结构影响文献综述

 2022-10-26 04:10

文献综述(或调研报告):

1.研究背景

减水剂作为混凝土工程常用的外加剂,被广泛应用于各种水电、桥梁、铁路、市政、民建等工程中。在水泥中加入减水剂,可以在不改变混合体系的组成下,增加新拌混凝土的和易性;或者是在保持混凝土拌合物和易性不变的条件下,减少拌合用水量,提高混凝土的强度和耐久性;还可以改善因水泥水化作用导致的收缩、热变形等[1]

在生产中,因工程种类的差异,新拌混凝土通常都具有一定的性能要求,使用优质的减水剂产品可以给混凝土施工和后期性能带来诸多益处,比如通过使用减水剂减少用水量降低水化热以防膨胀开裂、提高新拌混凝土早期强度、提高拌合物流动度便于灌注施工等。但是考虑到实际情况是多种多样的,胶凝材料组成复杂多变,无论哪种减水剂都无法适应所有情况,这就可能导致生产中所使用的减水剂可能未必能达到预期的效果,或者是虽然满足了相应的需求,但是带来了一些其他的缺陷或隐患。

因此了解目前市场上常用的减水剂,探究不同减水剂的作用机理,对比分析不同减水剂之间的效用和优劣,研究和观测不同减水剂对硬化水泥浆体微结构的影响,对于反馈到实际工程运用中、促进生产来说是十分有意义、有必要的。

2.减水剂

2.1.减水剂的分类

减水剂按照减水能力[2],通常分为三类减水剂:普通减水剂(减水率不小于8%,以木质素磺酸盐为代表)、高效减水剂(减水率不小于14%,包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等)和高性能减水剂(减水率不小于25%,以聚羧酸系减水剂为代表),其中高性能减水剂根据其增强能力还可分为早强型、标准型和缓凝型

2.2.减水剂的发展及现状 [1,4]

普通减水剂的出现最早可以追溯到20世纪30年代初,英、美、日等国在公路、隧道等工程中使用普通减水剂,在这个时期减水剂已经得到了大量运用;1962-1964年,日本和西德先后成功研制出了萘系(萘磺酸盐甲醛聚合物)和三聚氰胺系(三聚氰胺磺酸盐甲醛聚合物)高效减水剂,在此后的三十年间,高效减水剂开始快速发展且在各种建设工程中得到广泛应用;到了九十年代,随着高性能混凝土的概念的提出,日本率先研发出聚羧酸系高性能减水剂,而聚羧酸系减水剂以其高减水低掺量、不缓凝、超分散性、有害物质含量低等特点,成为了化学外加剂研究开发的重点。

目前,日本是研究和应用聚羧酸系减水剂最多的国家,聚羧酸系用量占减水剂总量的60-70%;欧美的一些学者也从研究萘系转向研究聚羧酸系,目前聚羧酸系用量约占总量的20%;而我国在外加剂的研发和使用上较外国稍晚,20世纪50年代才开始木质素磺酸盐的研究和应用,虽然后来发展迅速,70年代至90年代我国已经有了自主研发的高效减水剂产品,但聚羧酸系减水剂在2006年后才开始随着铁路工程建设而快速发展,相比于外国,我国在研究聚羧酸系减水剂尚处于起步阶段。

2.3.普通减水剂

木质素磺酸盐是最常用的普通减水剂,其中木钙(木质素磺酸钙)应用较为广泛,其价格便宜,减水率大约在8-10%,可以单独使用或是作为原料和其他外加剂复合使用。但是木质素磺酸盐在低水灰比拌合物中容易出现缓凝现象,同时因为其会引入大量空气,从而显著影响混凝土的性能。除此之外,根据木材种类以及加工工艺的不同,也可能给混凝土带来一些未知的影响,被随后出现的高效减水剂所逐渐代替。

木质素磺酸盐是亚硫酸盐法造纸木浆的副产品,属于阴离子型表面活性剂,为线性高分子化合物。木质素磺酸盐可溶于各种pH值的水溶液中,不溶于有机溶剂,官能团为酚式羟基[5]。通常为黄褐色固体粉末或黏稠浆液。有良好的扩散性,易溶于水。

2.4.高效减水剂

我国萘系、氨基磺酸盐、三聚氰胺、脂肪族等高效减水剂合成工艺技术稳定, 其中又以萘系高效减水剂居各种减水剂产量之首。

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