[发明专利]一种混凝土引气剂

说明书

技术领域

    本发明涉及一种混凝土引气剂。 

背景技术

    引气剂是指在混凝土搅拌过程中引入许多微小的独立分布气泡, 起到改善混凝土的和易性, 提高抗冻融耐久性作用的一种外加剂。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危害性膨胀的作用;并可与减水剂及其它类型的外加剂复合使用, 进一步地改善混凝土的性能。引气剂的使用是混凝土发展史上的一个重要发现，因为它延长了混凝土的使用寿命，增加了耐久性。引气剂的使用要追溯到20世纪30年代，当时为了开发北美而修建了许多混凝土公路。北美气候寒冷路面上要撒防冰盐，导致了路面产生裂缝而破环。当时发现使用普通波特兰水泥和天然水泥的路面的耐久性明显提高，分析结果表明是由于这些水泥的助磨剂中含有松香脂、硬脂酸等引气成分的物质，使混凝土中引入了空气泡，从而改善了混凝土的性能。现有的引气剂的种类有:1) 松香盐:松香盐是国内最广泛使用的引气剂, 松香的化学结构很复杂, 其中含有松脂酸类、芳香烃类、芳香醇类和中性物质等。将松香与石碳酸( 苯酚) 、硫酸按一定比例投入反应釜, 在一定温度和合适条件下反应, 生成一种分子量比较大的物质, 再用氢氧化钠处理成为钠盐的缩合热聚物。这种缩合热聚物因引气而有一定的减水作用, 但减水率比较低。2) 烷芳基磺酸盐。烷芳基磺酸盐是最普遍的合成洗涤剂, 是普通的表面活性物质, 是烷基与苯缩合的复杂石油残余物, 这种产物经磺化、中和得到可溶性的钠盐。3)磺化木质素盐。磺化木质素盐是造纸工业的副产品, 它在混凝土中引入气泡的性能比较差, 是一种较差的引气剂。4) 石油酸盐。它是精制石油的副产品, 为了生产轻油, 石油用硫酸处理后留下的残渣含有水溶性磺酸盐, 以后再用氢氧化钠中和。如果用三乙醇胺中和, 就得到了另一种类型的产品, 即磺化的碳氢化合物有机盐, 它可作为引气剂使用。此外, 还有三帖皂苷类引气剂和蛋白质盐类引气剂等。

    美国从1937 年开始研究加气混凝土和加气剂( 引气剂),首创松香树脂酸类引气剂----文沙( Vinso)树脂, 1938 年获得专利。树脂最初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。美国材料试验协会首先制定了关于引气剂的标准及试验方法AST MC260及C233。日本40 年代从美国引进加气混凝土技术, 50 年代初, 由山宗化学公司等开发了文沙类引气剂产品。随后, 相继发表了有关的研究成果。主要是将引气混凝土用于寒冷地区的道路和大坝混凝土以提高抗冻性。例如日本著名的奥只见坝、田子仓坝、东京都小河内坝、北海道开发局金山坝等都使用了引气剂。目前日本全国约有80%以上的混凝土搅拌站采用引气剂。此外,日本还研制了木质磺酸盐类引气减水剂、萘磺酸盐类引气减水剂等。1966 年到1975 年期间, 日本土木学会、材料学会、住宅公团、建筑学会制定了引气剂的标准规范。1982年, 日本JIS A620《混凝土用化学外加剂》中列出了引气剂、减水剂和引气减水剂三种外加剂的质量标准。1995 年又增添了高性能引气减水剂。目前, 日本引气剂的品种, 除松香类以外, 还有其它阴离子或非离子类表面活性剂, 由花王、山宗、藤次等公司生产。

我国从50年代开始, 仿照美国的文沙“树脂”, 生产松香热聚物和松脂皂, 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, 但松香类引气剂的料源和产品的稳定性还存在一些问题, 使用操作也不太方便。从60 年代开始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, 未能进一步推广使用。80年代, 有研究者又进一步探索混凝土引气剂, 并研制成功非松香类改良型阴离子表面活性剂, 代号为801。曾应用于白山、丰满、桥墩、向阳闸、大野口、成屏、枫树岭等水利水电工程, 取得成功。此外, 我国也有一些工程曾采用PC-2 等松香热聚物或松脂皂及微沫剂等。近年来也有工程采用SJ 型引气剂。此外, 还有从国外引进的文沙、麦斯特及格雷斯等品牌引气剂及引气减水剂。