CN103926174B - 水泥混凝土用引气剂引气效果的评价方法 - Google Patents

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一种水泥混凝土用引气剂的引气效果的评价方法，其特征在于，分别测量引气剂A和引气剂B在饱和氢氧化钙溶液中，表面张力随着引气剂浓度变化的数据；根据测量的数据，分别找出表面张力出现拐点时引气剂A和引气剂B在饱和氢氧化钙溶液中的浓度M和浓度N；令K=M/N，若K>1，则引气剂B的引气效果好于引气剂A，反之引气剂A的引气效果好于引气剂B；固定配比下，达到同样的混凝土含气量需要的引气剂A掺量是引气剂B掺量的K倍。

Description

水泥混凝土用引气剂引气效果的评价方法
技术领域
本发明涉及一种水泥混凝土用引气剂引气效果的评价方法，属于材料测试方法的领域。
背景技术
通常情况下一般水不会起泡，即使在剧烈搅动或振荡作用下，水中卷入空气形成小气泡，静置后，气泡很快上浮破灭。但是当水中加入引气剂后，经过振荡或搅动，便引入大量气泡。其原因是：液体表面具有自动缩小的趋势，而起泡是一种界面面积大量增加的过程，在表面张力不变的情况下，必然导致体系自由能大大增加，是热力学不稳定的系统，会导致气泡缩小、破灭。在引气剂存在的情况下，由于它能吸附到气-液界面上，降低了界面能，即降低了表面张力，因而使起泡较容易。因此引气剂引气的本质和核心是降低了体系的表面张力。
另外研究表明电解质和某些金属离子将对引气剂主要成分的作用过程产生影响。主要是一些常见的硬水离子(游离态金属离子)会与引气剂的表面活性剂螯合，从而降低其活性。而水泥水化过程中将会产生大量的钙离子。
鉴于改善混凝土的抗渗性、抗冻性和工作性，现代混凝土的高性能化离不开引气剂，《公路水泥混凝土施工技术规范》规定滑模摊铺混凝土必须掺入引气剂。
目前没有统一的引气剂评价方法和评价指标，最为普遍的引气剂检测方法是新拌水泥混凝土的含气量(气压法)，另外还有水泥胶砂含气量测定法(密度法)。但是水泥混凝土含气量法与环境气压关系很大，同样的配合比下，低气压环境中的引气剂作用效果降低，作为一种评价引气剂的方法失去客观性。水泥胶砂含气量(密度法)中，因为影响砂浆密度的因素众多，仅仅从密度来判断含气量进而判断引气剂作用效果显得证据不足。
结合引气剂引气的本质和其它因素对引气剂引气的影响机理，提出一种简单易行、合理的引气效果评价方法具有非常重要的意义。利用饱和的氢氧化钙溶液替代水泥浆液的离子环境，不断稀释饱和碱液浓度进行表面张力的测定，通过表面张力变化拐点的饱和碱液引气剂浓度，判断引气剂的引气效果。
发明内容
发明要解决的问题
本发明所解决的主要技术问题是在模拟的水泥浆液离子环境下，判断引气剂的引气作用效果。
用于解决问题的方案
本发明涉及一种水泥混凝土用引气剂的引气效果的评价方法，其特征在于，分别测量引气剂A和引气剂B在饱和氢氧化钙溶液中，表面张力随着引气剂浓度变化的数据；根据测量的数据，分别找出表面张力出现拐点时引气剂A和引气剂B在饱和氢氧化钙溶液中的浓度M和浓度N；
令K＝M/N，若K>1，则引气剂B的引气效果好于引气剂A，反之引气剂A的引气效果好于引气剂B；在固定除引气剂以外组分的配比下，达到同样的混凝土含气量需要的引气剂A掺量是引气剂B掺量的K倍。
本发明的水泥混凝土用引气剂的引气效果的评价方法，其特征在于，所述浓度M和浓度N通过以下步骤得到：
步骤1：配制引气剂A溶解在氢氧化钙饱和溶液中的引气剂A的碱饱和溶液，使得引气剂A的浓度为M1；
步骤2：测定所述引气剂A的碱饱和溶液的表面张力A1；
步骤3：将所述引气剂A的碱饱和溶液中的引气剂A的浓度减半，即，使得引气剂A的浓度M2＝M1/2，测定该浓度下的表面张力A2；
步骤4：继续降低饱和氢氧化钙溶液中引气剂A的浓度，使得引气剂A的浓度Mn＝M1/2n-1，n为大于2的整数，并测量相应浓度下的表面张力，直至其表面张力An接近于氢氧化钙饱和溶液的表面张力；
步骤5：绘制表面张力-引气剂A浓度曲线，找到表面张力出现拐点的引气剂A的碱饱和溶液中引气剂A的浓度M；
步骤6：重复以上操作找出表面张力出现拐点的引气剂B的碱饱和溶液中引气剂B的浓度N。
本发明的水泥混凝土用引气剂的引气效果的评价方法中，表面张力的测定方法为铂金环法。
本发明的水泥混凝土用引气剂的引气效果的评价方法中，间位测定的第m个点与第m+2个点之间的表面张力值首次相差大于10％时，则认为引气剂的碱饱和溶液的表面张力出现拐点，第m+1个点认定为是拐点，其中m为大于1的整数。
本发明的水泥混凝土用引气剂的引气效果的评价方法，其特征在于，引气剂的饱和氢氧化钙溶液表面张力与氢氧化钙饱和溶液的表面张力相差小于5％时，则认为二者的表面张力接近。
发明的效果
与现有测试方法相比，本发明具有如下特点：
1、本发明提供的测试方法是从引气剂引气的本质和特点出发，具有可靠性和可信度；
2、本发明提供的测试方法更具有可操作性和可比性。不受环境条件的约束，且影响因素较少。
附图说明
图1为饱和碱液引气剂浓度-表面张力曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式，本发明并不仅限于实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
水泥混凝土用引气剂引气效果可以通过如下方法进行评价：测量引气剂在饱和氢氧化钙溶液中，表面张力随着引气剂浓度变化的数据；根据测量的数据，找出表面张力出现拐点时引气剂在饱和氢氧化钙溶液中的浓度(拐点浓度)；比较不同引气剂的拐点浓度的值，确定不同引气剂的引气效果。
本发明中，引气剂的氢氧化钙饱和溶液、引气剂的饱和氢氧化钙溶液、引气剂的碱饱和溶液、引气剂的饱和碱溶液等术语中的“饱和”是指氢氧化钙(碱)是饱和的，其实质是将引气剂溶解在饱和的氢氧化钙(碱)的溶液中而得到的溶液；本发明中所述的“浓度”在没有特别说明的情况下，指的是引气剂的质量浓度。
具体地，表面张力随着引气剂浓度变化的数据可以通过以下步骤得到：1)配制引气剂A的饱和氢氧化钙溶液，使得引气剂A的浓度为M1；2)测定所述引气剂A的饱和氢氧化钙溶液的表面张力A1；3)将所述引气剂A的饱和氢氧化钙溶液中的引气剂A的浓度减半，即，使得引气剂A的浓度M2＝M1/2，测定该浓度下的表面张力A2；4)继续降低饱和氢氧化钙溶液中引气剂A的浓度，使得引气剂A的浓度Mn＝M1/2n-1，n为大于2的整数，并测量相应浓度下的表面张力，直至其表面张力An接近于氢氧化钙饱和溶液的表面张力。
引气剂饱和氢氧化钙溶液表面张力与氢氧化钙饱和溶液表面张力相差小于5％时，则认为二者的表面张力接近。
表面张力出现拐点时引气剂在饱和氢氧化钙溶液中的浓度(拐点浓度)可以通过如下方式确定：绘制表面张力-引气剂浓度曲线，找到表面张力出现拐点的饱和氢氧化钙溶液中引气剂的浓度。
具体地，当间位测定点(第1个点与第3个点之间)的表面张力值相差首次大于10％时，则认为引气剂的碱饱和溶液的表面张力出现拐点，第2个点认定为是拐点。
如果测量引气剂A和B的拐点浓度分别为M和N，可以令K＝M/N，则可以得出引气剂A、B的引气效果的定性和定量结论：若K>1，则引气剂B引气效果好于引气剂A，反之引气剂A的引气效果好于引气剂B；固定配比下，达到同样的混凝土含气量需要的A引气剂掺量是B引气剂掺量的K倍。
本发明中，溶液表面张力的测定方法为铂金环法。
实施例
选取四种具有代表性的引气剂:(A)高效引气剂(Hb-1German)，(B)三萜皂苷类(SJ-1)、(C)松香热聚物类(ED-2)和(D)烷基磺酸盐(SI-1)。分别配制引气剂初始浓度4％左右的饱和氢氧化钙饱和溶液，测定表面张力；然后降低浓度至一半，测定表面张力，重复进行直至接近氢氧化钙的饱和溶液的表面张力(请补充氢氧化钙的饱和溶液的表面张力的具体数值，以及测量表面张力使用的仪器)。其中氢氧化钙饱和溶液的表面张力为75mN·m-1，测量仪器为全自动表面张力测定仪，型号为JYW-200.
测量结果如表1所示，绘制饱和碱液浓度-表面张力的曲线(如图1所示)，确定拐点值，然后进行比较。
表1引气剂的碱饱和溶液浓度-表面张力试验数据
由上面表1的数据绘制的曲线图(如图1所示)，可以得到高效引气剂A，三萜皂苷类B、松香热聚物类C和烷基磺酸盐D的拐点分别为：0.2*10-4，0.64*10-3，0.128*10-2，0.4*10-4。其中，质量浓度的变化成等比数列关系，为了显示清楚，图1的X轴经过对数变换。
引气剂引气效果验证
固定配比下进行混凝土含气量试验，掺量值为含气量7％左右时的值。混凝土配合比：水泥400kg/m3，水200kg/m3，砂率36％。
表2引气剂引气效果的比较
从试验结果可以看出，四组引气混凝土的坍落度控制在10cm左右，含气量控制7％的情况下，掺量与引气剂饱和碱液浓度的表面张力拐点存在很好的正向关系。
引气剂饱和碱液浓度的表面张力拐点值反应了引气剂表面活性组分降低体系表面张力的能力；拐点值浓度越低，说明引气剂的引气能力越强；具有很好的定性和定量关系。因此可以通过引气剂饱和碱液浓度稀释的方法找到表面张力降低拐点，进而确定引气剂的引气效果。

Claims (2)

1.一种水泥混凝土用引气剂的引气效果的评价方法，其特征在于，分别测量引气剂A和引气剂B在饱和氢氧化钙溶液中，表面张力随着引气剂浓度变化的数据；根据测量的数据，分别找出表面张力出现拐点时引气剂A和引气剂B在饱和氢氧化钙溶液中的浓度M和浓度N；
令K＝M/N，若K>1，则引气剂B的引气效果好于引气剂A，反之引气剂A的引气效果好于引气剂B；在固定除引气剂以外组分的配比下，达到同样的混凝土含气量需要的引气剂A掺量是引气剂B掺量的K倍；
其中，所述浓度M和浓度N通过以下步骤得到：
步骤1：配制引气剂A溶解在氢氧化钙饱和溶液中的引气剂A的碱饱和溶液，使得引气剂A的浓度为M1；
步骤2：测定所述引气剂A的碱饱和溶液的表面张力A1；
步骤3：将所述引气剂A的碱饱和溶液中的引气剂A的浓度减半，即，使得引气剂A的浓度M2＝M1/2，测定该浓度下的表面张力A2；
步骤4：继续降低饱和氢氧化钙溶液中引气剂A的浓度，使得引气剂A的浓度Mn＝M1/2n-1，n为大于2的整数，并测量相应浓度下的表面张力，直至其表面张力An接近于氢氧化钙饱和溶液的表面张力，其中引气剂的饱和氢氧化钙溶液表面张力与氢氧化钙饱和溶液的表面张力相差小于5％时，则认为二者的表面张力接近；
步骤5：绘制表面张力-引气剂A浓度曲线，找到表面张力出现拐点的引气剂A的碱饱和溶液中引气剂A的浓度M；
步骤6：重复以上操作找出表面张力出现拐点的引气剂B的碱饱和溶液中引气剂B的浓度N；
并且，间位测定的第m个点与第m+2个点之间的表面张力值首次相差大于10％时，则认为引气剂的碱饱和溶液的表面张力出现拐点，第m+1个点认定为是拐点，其中m为大于1的整数。
2.根据权利要求1所述的水泥混凝土用引气剂的引气效果的评价方法，其特征在于，表面张力的测定方法为铂金环法。
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