油茶皂甙引气剂混凝土性能研究“剖析”

　　作为混凝土外加剂的重要品种,引气剂的研发与应用是20世纪混凝土材料技术研究的重大进展之一。引气剂是-种能显著改善新拌混凝土工作性、大幅提高混凝土抗冻性和抗渗性的外加剂14-9。

　　随着混凝土技术的发展,高性能高耐久性混凝土是当今混凝土材料的发展方向,而优质的混凝土引气剂是制备高性能高耐久性混凝土不可或缺的外加剂，研制与有效利用高效能引气剂是混凝土工程的必然要求。

　　大然植物源油茶籽中富含高效表面活性成份一油茶皂甙,利用其特殊的五环三萜空间结构与固有的起泡与稳泡性能。根据水泥的组成特点，研制出与水泥适应性好、泡沫性能佳、使用范围广、与其它外加剂复配性能优的改性油茶皂甙引气剂，对资源综合利用、提高混凝土技术水平具有重要意义17。本文从新拌混凝土的含气量、凝结时间以及硬化混凝土强度等方面进行试验,评价改性油茶皂甙引气剂对混凝土性能的影响。

　　1、原材料、配合比及试验方法

　　根据GB8076--2008《混凝土外加剂》的要求选定原材料:水泥(C)为符合该标准附录A要求的基准水泥,每m3混凝土基准水泥用量为330kg;砂(S)为符GB/T14684《建筑用砂》中I区要求的中砂，细度模数为2.70,含泥量小于1%;石子(G)为满足CB/T14685《建筑用卵石、碎石》要求的公称粒径为5~20mm的碎石，满足连续级配要求，含泥量小于0.5%。

　　基准混凝土(JZ)的砂率Sp选择为38%,受检混凝土(SJ)的砂率Sp要求比其低1%~3%，采用36%;每m'用水量(W)通过调整其新拌混凝土的坍落度(80+10)mm来控制。由于本研究所开发的改性油茶皂甙州气剂具有优异的引气性能,通常每m3混凝士引气剂(AE)用量仅需50g左右,而实验室中单次混凝土搅拌的最较小,故在本试验中对引气剂原液先行稀释,然后按稀释比例计算得出相应的引气剂用量。

　　本试验采用的改性油茶皂甙混凝土引气剂是以现代化学技术为基础,采用萃取、多效提纯等精深加工技术,从天然植物源一-脱脂油茶籽饼粕中萃取出高纯度(≥70%)植物源基质一油茶皂甙，并以该基质为结构母体.运用分子中活性基团定位技术、化学改性技术而获得的新型引气剂。该引气剂具有表面张力低、与减水剂和水泥相容性好、气泡结构好、分布均匀、稳定等特点,其主要技术指标影响混凝土含气量的因素众多网。除混凝土原材料与配合比外，拌合与养护工艺也有显著影响。

　　为排除诸多因素对试验结果的影响,本研究还对关键的试验环境温度进行了统--:拌合水温度控制在(20+1)C,所有粗细骨料及水泥都储置在20C的环境中数日,从而保证每次搅拌都能有近乎相同的人.模温度,且整个试验的数据测试均在室温(20+1)C的环境下进行。

　　2试验结果与讨论

　　2.1改性油茶皂甙引气剂掺量对引气性能的影响含气量、气泡直径、气泡间距系数是评价引气剂性能的3个重要指标1940。本文主要从含气量及其稳定性的角度考察改性油茶皂甙引气剂的引气性能。图1为引气剂掺量与引气性能的关系,由图可见，随着引气剂掺量的增加，混凝+:中的含气量逐渐增大,掺量愈大,其引气效果愈明显,两者间呈近似线性关系。

　　1h后含气量损失率与引气剂掺量的关系同时表示在图I中。由图可见,随着引气剂掺量增大,含气量损失率也加大,但掺量在0.15%o以上时,基本维持30%左右的较高损失率，而且含气量Ih经时变化量超出了-1.5%~1.5%的标准规定范围。这可能是由于在较大的混凝土坍落度F,过大的引气剂掺量会造成引人气泡较大且不均匀,而且气泡逸出的可能性也会更大。因此,过大的引气剂掺量会使引气效率受到限制,同时,经济性也不佳。

　　2.2改性油茶皂甙引气剂掺量对凝结时间的影响为了考察改性油茶皂甙引气剂对混凝土凝结时间的影响,采用标准规定的试验方法,测定了混凝土贯入阻力与时间的关系,如图2、图3所示。根据CB8076-2008《混凝土外加剂》要求,以贯人阻力为纵坐标,绘制贯人阻力值与时间关系曲线,求出贯入阻力值为3.5MPa时对应的初凝时间，贯人阻力值为28MPa时对应的时间为终凝时间,计算时间从水泥与水接触时开始。由图2、图3可见,引气剂的掺入延缓了混凝土的凝结时间,基本遵循引气剂掺量越大,凝结时间越长的规律。但同时可以发现，改性油茶皂甙引气剂掺量对混凝土凝结时间的影响并不显著,在试验采用的所有掺量中，只有引气剂掺量为0.25%o时初凝与终凝时间延迟超过CB8076-2008规定的2h要求。

　　2.3改性油茶皂甙引气剂掺量与强度的关系

　　由于掺用引气剂能改善混凝土的和易性,减少骨料沉降与表面泌水，使其在相同坍落度要求下有较大的减水作用(根据GB8076-2008要求进行计算,本研究中所采用各个不同掺量的改性油茶皂甙引气剂的减水率达到6.35%),从而使混凝土早期强度有所提高。如图4即是相对于同龄期基准混凝土(JZ)强度的各个不同引气剂掺量下受检混凝土抗压强度的比值。由图4可见，在所有龄期下，混凝土的强度比均表现出在一定引气剂掺量范围内随掺量的增大而有所提高，但过量后反而下降的现象,其峰值掺量为0.10%o;掺量超过0.10%c时强度比将会小于1.0,但掺量小于0.15%o时,所有岭期的抗压强度比均大于0.95,仍能满足GB8076--2008的要求。图5显示,不同引气剂掺量下受检混凝土与基准的强度比均随养护龄期的增长而下降。由此可以认为,引气剂对混凝土强度的提高作用主要体现在早

　　3结论

　　(1)随着改性油茶皂甙引气剂掺量的增大，混凝土含气量提高，含气量损失率也加大。掺量超过0.15%时，含气量1h经时变化量超出了-1.5%~

　　1.5%的标准规定范围。

　　(2)改性油茶皂甙引气剂掺量对混凝土凝结时间的影响并不显著,在本文试验所采用的所有掺量中，只有引气剂掺量为0.25%o的初凝与终凝时间延迟超过GB8076-2008规定的2h要求。

　　(3)改性油茶皂甙引气剂掺量小于0.10%o时,.混凝土抗压强度随掺量的增大而有所提高,尤其是7d前更为显著。过大的掺量反而会引起强度下降，但掺量小于0.15%0时，所有龄期的抗压强度比均大于0.95,仍能满足GB8076--2008规定的要求。

　　(4)综合考虑,改性油茶皂甙引气剂的适宜掺量可设定为0.05%c~-0.15%。