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干粉消泡剂对自流平砂浆的影响

一、引言

众多研究表明,大量结构不良的气泡是降低水泥基材料工作性能、力学性能和耐久性的最重要因素。

主要体现在以下三个方面。

(1)水泥浆体发泡严重时,泡沫聚集于泵输出口形成气垫,使泵空转运行,施工受阻;

(2)大量气泡使水泥浆体体积增大,但这些气泡容易破裂,引起体积收缩,产生变形;

(3)大量气泡会导致水泥浆体密度下降,使硬化水泥浆体的力学性能和耐久性降低。

气泡一般以两种形式存在于水泥浆体中。一种是气泡受到的浮力大于水泥浆体对气相外逸产生的阻滞力时,气泡上浮聚集于液面,形成连续的可见气泡。这类气泡容易产生蜂窝麻面,导致水泥基材料表观质量缺陷。另一种是当水泥浆体对气相外逸产生足够的阻滞作用时,气泡不连续地分散于水泥浆体内部。这类气泡可显著降低水泥基材料的密度,对材料的力学性能和耐久性产生不良影响。

消泡剂是能帮助减少混凝土和砂浆在拌合及施工过程中所夹带或产生的大气泡的外加剂。消泡剂由能降低液相表面张力的物质构成,通过抑制气泡形成和破除泡膜而发挥作用。消泡剂是消除水泥基材料中有害气泡最直接有效的手段。利用消泡剂消除有害的大气泡,优化孔结构,使硬化后的水泥基材料达到表面平整、无蜂窝麻面、匀质性好、力学性能和耐久性好等要求。

二、消泡剂的分

根据其主要成分可将消泡剂分为非硅系、硅系和硅醚混合型三类。非硅系以聚醚类消泡剂为主,其它还包括高级醇、酸、烃和酯等;硅系消泡剂则以硅油或白炭黑硅油膏及改性硅油为主要成分,是目前应用最广的一类消泡剂。

消泡剂具有一定的针对性和专用性。每种起泡体系的起泡机理和工艺条件各不相同,需要的消泡剂也不同,但不管是哪一类,作为消泡剂均应具备以下特质

(1)消泡力强,用量少;

(2)加入后不影响体系的基本性质;

(3)表面张力小;

(4)与表面平衡性好;

(5)扩散性及渗透性好;

(6)耐热、耐酸碱性好;

(7)化学性质稳定,耐氧化性强;

(8)气体溶解性及透过性好;

(9)在起泡溶液中溶解度小;

(10)生理安全性高。

三、消泡剂的作用机理

在水泥基材料中,由于浆体黏度较低,气泡受浮力而上升,移动到表面的气泡液膜由于重力作用而产生压力差,膜的厚度变薄,气泡最终破灭。这种单靠水泥基材料自身脱泡的方法不能满足像自密实混凝土或自流平砂浆等产品所要求的综合性能,必须选择合适的消泡剂进行进一步消泡处理。

消泡剂的作用包括抑泡和消泡。抑泡是指当体系加入消泡剂后,其分子杂乱无章地广布于液体表面,抑制弹性膜的形成,即抑制气泡的产生。消泡是指当体系产生大量气泡后,加入消泡剂,其分子立即散布于泡沫表面,快速铺展,形成很薄的双膜层,进一步扩散、渗透,层状入侵,从而取代原泡膜的薄壁。由于其表面张力低,易流向高表面张力的液体,使其液膜迅速变薄,气泡同时又受到周围表面张力大的膜层的强力牵引,致使气泡受到的应力失衡,从而消泡。不溶于体系的消泡剂分子,再重新到达另一个气泡膜的表面,如此重复。

四、消泡剂在干混砂浆中的应用

在干混砂浆加水拌合过程中,引入的空气被湿砂浆包裹形成气泡,同时减水剂、可再分散乳胶粉和纤维素醚等外加剂具有亲水基团,可以降低液体的表面张力,引起气泡聚集,增加气泡的稳定性。

砂浆产品(如自流平砂浆、防水砂浆等)中以3%~6%的微泡含气量为最佳。均匀稳定的小气泡有助于改善砂浆的工作性,增强砂浆的抗冻性及其它耐久性等。大气泡增多会使砂浆空隙率增大,降低砂浆的力学性能,尤其对有防水要求的砂浆产品,对砂浆进行抑泡和消泡成为必然。

1、消泡剂对砂浆湿密度的影响

消泡剂在砂浆中能抑制气泡的形成并破坏已形成的气泡。因此,在砂浆产品中加入消泡剂可降低砂浆的含气量,增加砂浆的湿密度。如图2所示,不同种类消泡剂的作用效果有一定差异,但在一定范围内,砂浆湿密度均随消泡剂掺量的增加而增加;当消泡剂掺量达到一定值时,砂浆湿密度趋于稳定。

2、消泡剂对砂浆流动性的影响

消泡剂可提高砂浆的初始流动性,不同类型的消泡剂对流动性的改善效果存在差异。有效的消泡剂不仅能迅速地使气泡破灭,而且能在相当长的时间内防止气泡再生。

3、消泡剂对砂浆力学性能的影响

消泡剂通过消除砂浆中的有害气泡,降低砂浆孔隙率以及改善水泥石的孔结构,从而提高砂浆的抗压和抗折强度,但达到一定值后不再增加。

五、结语

消泡剂用于消除水泥基材料内部的有害气泡,在混凝土砂浆中均有广泛的应用价值。我国消泡剂经过近半个世纪的发展与研究,技术已日趋成熟,为新型消泡剂的研制提供了宝贵经验。研究开发适用性强、用量小,能提高产品质量和设备利用率的新型高效消泡剂是当前消泡剂的主要发展方向。

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