河北工程大学建筑与土木工程开题报告

1、 河北工程大学建筑与土木工程 开题报告 引气剂的合成及其质量评价 The Synthesis Processes and the Quality Evaluation of Air Entraining Agents Student： 吴方政Supervisor：王稷良 田波 单俊鸿 主要内容1.研究目的、意义及现状2.引气剂的作用机理3.引气剂本身质量的评定4.引气剂品质对混凝土的影响5.引气混凝土耐久性机理研究 一、研究目的、意义及现状1.研究目的 针对国内引气混凝土的应用现状，研究不同引气剂对新拌混凝土中气泡的稳定性和硬化混凝土气泡特征参数的影响，并初步建立引气剂质量评价的指标，为引气剂

2、的推广应用及引气混凝土工程质量的控制提供依据。2.研究意义 我国的引气剂尚处于推广应用阶段，引气剂的种类和牌号很多，质量也良莠不齐。通过对引气剂的合成及其评价方式的研究，可以减少在引气剂品种选择过程中的主观性和盲目性。3.研究现状3.1国外引气剂的研究及应用现状3.1.1国外引气剂的研究现状 1934年在美国堪萨斯州与纽约州道路工程施工中发现引气混凝土，并于1937年首创了松香树脂酸类引气剂“文沙”（Vinsol）树脂， 20世纪40年代，日本从美国引进了加气混凝土技术，50年代初开发出了“文沙”类引气剂产品。1995年又研制出了高性能引气减水剂。 3.1.2国外引气剂的应用现状 在国外，“文

3、沙”树脂最初是被应用于改善预拌混凝土的保水性、地下结构排水工程防渗、装饰砂浆以及提高寒冷地区路面和大坝混凝土的抗冻性等方面。例如日本著名的奥只见坝、田子仓坝、东京都小河内坝、等都使用了引气剂 。 在工业发达的国家（如：北美、北欧、日本 ）引气剂已成为很普遍的一种外加剂 ，据不完全统计，这些地区和国家约有80%以上的混凝土工程都采用引气剂。3.2国内引气剂的研究及应用现状3.2.1国内引气剂的研究现状 50年代初，仿照美国的“文沙”树脂 生产出了松香热聚物类引气剂和松脂皂；60年代初水利水电科学研究院对烷基苯磺酸钠、OP乳化剂等表面活性剂以及皂荚粉等进行了研究，但由于价格偏高或性能尚不理想，未能

4、进一步推广使用。60年代末，成功合成粉状木质素磺酸钙 。3.2.2国内引气剂的应用现状 我国引气剂首先应用于佛子岭、梅山、三门峡等大坝混凝土以及一些港口工程混凝土。虽然随后在其他方面均有应用，但应用最为广泛的仍属水工、港工方面。3.3影响国内引气剂发展与应用的原因 1.工程技术人员和科研人员对引气剂能显著提高混凝土耐久性这个问题没有达到应有的重视程度 ； 2.目前我国还没有一些标准规范来规范引气剂的应用，也只是在水工和港工混凝土工程中规定：凡有抗冻性要求的混凝土必须适当掺加引气剂； 3.引气剂的掺量可谓微不足道，经济技术效益不显著，从而导致我国对新型引气剂的研制开发得不到足够的重视 ； 4.以

5、前由于引气剂品种少且产品质量有存在一定的问题，导致应用于混凝土时出现强度损失较大的现象而产生了负面影响 ，使很大一部分人对引气剂的认识只停留在强度损失方面，忽略引气剂对混凝土耐久性的影响。二、引气剂作用的机理1.引气剂的概念 引气剂是指能使混凝土在搅拌过程中引入大量均匀、稳定、封闭的微小气泡，以改善混凝土拌合物的和易性，并在硬化后仍然能保留微小气泡以改善混凝土耐久性的外加剂。2.作用机理 引气剂大部分是阴离子表面活性剂，在水-气界面上，憎水剂向空气一面定向吸附，在水泥-水界面上，亲水基与水泥及其水化粒子相吸附，而憎水剂背离水泥及其水化粒子，形成憎水化吸附层，并力图靠近空气表面，由于这种粒子向空

6、气表面靠近和引气剂分子在水-气界面上的吸附作用，显著降低了水的表面张力，使混凝土在拌合过程中产生大量的微气泡，且这些气泡带有相同电荷的定向吸附层，所以相互排斥并能均匀分布。 许多阴离子引气剂在含钙量高的水泥溶液中有钙盐沉淀，吸附在气泡膜上，能有效地防止气泡破灭，因此引入的细小均匀的气泡能在一定时间内稳定存在。 引气剂的作用首先是引入气泡，其次是分散和润湿。 三、引气剂本身质量的评定 引气剂本身质量评定的指标主要是引气剂本身的密度、PH值、表面张力、起泡能力等理化指标 。 引气剂分子的作用机理实际就是降低了水的表面张力，因此主要是评定引气剂溶液的表面张力、起泡性能和消泡时间来初步判断其本身质量。

7、1.表面张力（surface tension）问题：露珠为什么能紧裹在一起呢？针为什么能悬浮在水面上呢？一端涂抹了洗发水的牙签为什么会动呢？ 1.1 概念 表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，由于环境不同，处于界面的分子与处于相本体内的分子所受力是不同的。在水内部的一个水分子受到周围水分子的作用力的合力为0，但在表面的一个水分子却不如此。因上层空间气相分子对它的吸引力小于内部液相分子对它的吸引力，所以该分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液体内部，结果导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。 1.2 测试表面张力的方法 表面张

8、力的测试方法：白金板法、白金环法、悬滴法、滴体积法、最大气泡法等。 将引气剂溶液装于样品管中，将毛细管竖直放置，使滴口瓶面与液面相切，液体即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活栓，让水缓缓滴下使样品管中的压力渐渐小于室压，毛细管内外液面形成压差，在管口形成气泡并逐渐胀大，当压差在毛细管口所产生的作用力稍大于引气剂溶液的表面张力时，气泡破裂，压差的最大值Pmax可在U型压力计上读出，再下式通过计算求出表面张力。表面张力计算公式：=RPmax/2,其中R为毛细管的半径。 四、引气剂品质对混凝土的影响1.引气剂品质对新拌混凝土的影响 引气剂对新拌混凝土的影响主要体现在混凝土工作性能。由于引气剂引入大量球形气

9、泡，在混凝土拌合物中如同滚珠润滑作用，且增加了浆体的体积、浆体粘度和屈服应力，因此提高了新拌混凝土的和易性、塑性和内聚性，而离析和泌水现象显著降低。 但是，不同的引气剂由于起泡能力和稳泡性能不同，对新拌混凝土的影响也存在很大的差异。因此，主要研究了不同引气剂的引气量对新拌引气混凝土坍落度、坍落度损失和振动粘度系数的影响，并测出掺不同引气剂的混凝土拌合物的含气量损失。 2.引气剂品质对硬化混凝土的影响 引气剂的品质对硬化混凝土的影响主要体现在对其气泡特征参数的影响。气泡体系的特征参数主要有：含气量、气泡平均直径和气泡间距系数。三者之间的关系是当含气量一定时，气泡越小，气泡间距就越小。 主要的试验内容：测试出含气量和引气剂品质对气泡平均直径和气泡间距系数的影响，并测试出高频振捣对引气混凝土性能的影响。 试验方法：通过同种引气剂的对比分析推出不同含气量对气泡间距系数的影响；根据相同含气量下不同引气剂的的对比分析推出引气剂品种对气泡间距系数的影响。在低频振动台振动之后，采用高频振捣棒（200HZ），分别振捣0s、30s、60s、120s，测试新拌混凝土的含气量和硬化混凝土的气泡特征参数。