CN1761632A - 用于粉煤灰混凝土的牺牲剂 - Google Patents
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Abstract
一种在空气夹带条件下生产含有以粉煤灰作为水泥质组分之一的水泥质混合物的方法。该方法包括形成含水、水泥、粉煤灰、非必须的其它水泥质材料、骨料、常规化学掺混物和空气夹带剂的混合物，并搅拌该混合物以在其中夹带空气。此外，在该混合物中还包括至少一种牺牲剂。该牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，所述的材料不要求起到空气夹带剂的作用，但优先与粉煤灰的组分相互作用，这些组分否则将抵消、抑制或降低空气夹带剂的活性。本发明包括由该方法得到的水泥质混合物和硬化的混凝土，用牺牲剂处理的粉煤灰，或空气夹带剂/牺牲剂组合，以及用于挑选合适的牺牲剂的方法。
Description
技术领域
本发明涉及在粉煤灰混凝土分和类似的水泥质混合物中牺牲剂的使用，并涉及所得的混合物和组合物。更具体地，本发明涉及可降低或消除粉煤灰对新拌混凝土和类似混合物的空气夹带性能的有害影响的牺牲剂。
背景技术
由于同时受到对混凝土特性的性能规格的更多要求的驱动和增长的环境压力对降低波特兰水泥消耗的要求，波特兰水泥被粉煤灰部分取代正快速增长。粉煤灰可赋予水泥很多有益性能，如改进的流变性、降低的渗透性和提高的后期强度；然而，它对渗出特性(bleed characteristic)、凝固时间和初期强度形成也具有负面影响。这些问题中的大多数可通过调节混合物比例和材料，并通过改变混凝土浇筑和修整施工(finishing practices)而加以控制。然而，当使用特定粉煤灰时遇到的其它挑战性问题并非总是容易解决。使用粉煤灰时遇到的最突出的困难是经常面临混凝土中的空气夹带。
加气混凝土从二十世纪三十年代起就在美国使用了。故意将空气夹带入混凝土、灰浆和灌浆(grout)中作为抵抗膨胀力的保护措施，该膨胀力可产生于水泥浆中，与水冻结和转化为冰所导致的体积增加相关。适当分布的微小气泡提供了一种在冻结-融化环境中，减轻内压并确保混凝土耐久性和长期性能的手段。对用于可能暴露于冻结-融化环境中混凝土，足以提供保护性气泡系统的空气体积(体积分数)一般在《建筑规范和标准设计实践)》(Building Codes and Standard Design Parctices)中有详细说明。夹带的空气(entrained air)与截留的空气(entrapped air)(因混合或添加某些化学品而在混凝土体系中产生的空气)不同。夹带的空气提供能够抵抗冻/融循环的气泡系统，而截留空气不能提供对抗这种现象的保护。
因为可赋予新拌混合物一些性能，所以也经常故意将空气夹带入混凝土和其它水泥质的体系中。这些性能可包括：改进的流动性、粘结性、改进的和易性以及减少泌浆。
通过加入空气夹带掺混物(称为空气夹带剂或加气剂)在混凝土、灰浆或浆料混合物中产生气泡系统，该空气夹带掺混物为一类特殊的表面活性剂。当使用粉煤灰时，生产加气混凝土的困难在于，一些粉煤灰对产生足够的空气体积和足够的气泡系统具有破坏性影响。主要影响因素是出现残余碳或含碳物质(以下称为粉煤灰碳)，它可作为粉煤灰中的不连续相被检测到，或可与粉煤灰颗粒紧密结合。其它粉煤灰组分对空气夹带的有害影响也可能发生，并且的确对于含极低量残余碳的粉煤灰有时也遇到空气夹带问题。
粉煤灰碳，是煤或其它碳氢化合物不完全燃烧的一种残余物，在很多方面类似于“活性炭”；作为典型的活性炭，粉煤灰碳在含水环境中可吸附有机分子。因此在含有机化学掺混物的水泥浆料中，粉煤灰碳因而可吸附部分掺混物，干扰掺混物的功能和性能。已发现这种吸附过程的后果对于通常仅以非常少的剂量使用的空气夹带掺混物(空气夹带剂)是特别麻烦的。有明显的碳含量(例如＞2wt％)，或有低含量的高反应性碳或其它有害粉煤灰组分存在时，可能会吸附空气夹带剂，干扰气泡的形成和稳定性；这将使获得并保持规定混凝土空气含量非常困难。
为将混凝土空气夹带问题降至最低，ASTM准则将粉煤灰碳的含量限制到6wt％以下；其它机构如AASHTO和联邦交通部(State departments oftransportation)有更严格的限制。工业上的经验显示，对于高活性碳(例如高比表面积)，即使碳含量低于1wt％，主要的干扰和问题也仍然会被遇到。
此外，最近的研究表明，粉煤灰碳含量(由烧失量(LOI)值测得)提供粉煤灰针对空气夹带性能的主要指标，然而该指标不能可靠地预期粉煤灰对混凝土空气夹带的影响。因此，目前还没有一种方法适合于野外质量控制，并能够可靠预期特定粉煤灰样品相对于具有不同的LOI值、不同来源或不同化学性质的另一粉煤灰样品对空气夹带的影响。在实践中，对预期粉煤灰行为的无能为力导致不稳定的混凝土空气含量，这是目前含粉煤灰混凝土的最重要的问题。
粉煤灰的性能变化是重要的，不仅因其对空气夹带和耐冻融条件的潜在影响，还因为其与混凝土强度相关的影响。正如根据用于特殊环境的建筑标准而设计的混凝土，出于对物理性能的要求也提供了工序说明；一个共同的性能要求是抗压强度。夹带空气含量的增加，对于每增加1个百分比的夹带空气会导致抗压强度降低3～6％。显然，导致空气含量不稳定变化的粉煤灰碳的变化，将对混凝土强度具有严重的负面后果。
粉煤灰空气夹带问题是自从将近75年前第一次使用粉煤灰以来就被关注并一直在解决的问题。过去10年来，这些问题已由于关于环境释放的法规而进一步恶化了，这些法规强加于燃烧条件，产生具有较高碳含量的粉煤灰。这种情形威胁着可利用的不适合用于混凝土的粉煤灰材料的更大部分日益增加。考虑到这一趋势经济上的影响，有必要开发一种切合实际的矫正方案，该方案允许具有高碳含量(例如高达10wt％)的粉煤灰以最小的麻烦在空气夹带混凝土中使用。
粉煤灰混凝土中的空气夹带可能由于未决的法规而变得更加复杂，这些法规将要求公共利益以将目前的Hg释放量降低70～90％。实现Hg降低的一个示范性技术是在燃烧后将活性炭注入烟道气流中，这样挥发性Hg凝结到高表面积的炭颗粒上并与粉煤灰一起丢弃。设计目前的惯例，使得加入的活性炭通常低于粉煤灰质量的1％，但初步试验显示，当将该改性的粉煤灰用于空气夹带混凝土中时是灾难性的。
粉煤灰混凝土中的空气夹带问题的起源和其解决的可能方法已成为很多研究的课题。这些研究中的大多数都聚焦于不是通过燃烧法、泡沫浮选法就是用静电分离法来“物理的”消除碳。迄今，提出的粉煤灰处理方法因其内在的限制(例如分离技术在低碳粉煤灰中的效率有限；二次燃烧法最适于非常高的碳含量)或因其相应的成本，而限制了这些方法应用。
已提出″化学的″方法来减轻混凝土空气夹带中与碳相关的问题，例如通过开发用于空气夹带剂的另外的专用表面活性剂，如聚氧乙烯山梨糖醇油酸酯(polyoxyethylene-sorbitan oleate)作为空气夹带剂(美国专利4,453,978)。已提出各种其它化学添加剂或粉煤灰化学处理，即：
·加入无机添加剂，如氧化钙或氧化镁(美国专利4,257,815)；这个发明规定利用无机添加剂，该无机添加剂可影响新拌灰浆或混凝土的其它性能如坍落度损失率(rate of slump loss)和凝固时间；
·加入C8脂肪酸盐(美国专利5,110,362)；辛酸盐本身是一种表面活性剂，据称它能“稳定夹带的空气并降低空气损失率”(美国专利5,110,362的根据权利要求1)；
·使用高聚物蛋白质、聚乙烯醇和皂凝胶(soap gel)的混合物(美国专利5,654,352)；该专利公开通过利用蛋白质和聚乙烯，以及非必要的胶体(例如膨润土)以配制空气夹带掺混物；
·用臭氧处理(美国专利6,136,089)；臭氧氧化粉煤灰碳，降低其对表面活性剂的吸附容量，并因此使粉煤灰更适合用于空气夹带系统中。
尽管提出的每一方法可具有潜在的优点，但还未发现一种在工业应用中有效接受的方法。原因要么是因为这些方法的复杂性和成本，要么因为这些方法在实际应用中的有限性能。例如，为补偿空气夹带剂表面活性剂的吸附而加入第二种表面活性剂(例如C8脂肪酸盐)的一个明显限制是，将问题简单转移至通过表面活性剂组合代替单一表面活性剂来控制空气含量。表面活性剂混合物低于或超过剂量的问题仍然与上述对常规空气夹带剂讨论的问题相同。
因此目前还没有能够有效减轻在加水即可用设备(in ready mixfacilities)或工地中各种粉煤灰材料的空气夹带问题的实际方法。
发明内容
本发明的一个目的是有利于形成含粉煤灰的水泥质混合物和由其获得的固体产品。
本发明的另一目的是有利于空气以可靠和可预测的方式夹带入这样的混合物中。
根据本发明的一个方面，提供一种生产含粉煤灰的空气夹带水泥质混合物的方法，包括如下步骤：形成包括水、水泥、粉煤灰(和非必要的其它水泥质组分、砂子、骨料等)和空气夹带剂(和非必要的其它混凝土化学掺混物)的混合物；夹带空气到该混合物中；其中一定量的至少一种牺牲剂也包括在该混合物中，所述的至少一种牺牲剂为这样的材料，即当其以一定量存在于混合物中时，其本身不必起到夹带剂的作用，而优选与粉煤灰的组分相互作用，所述组分否则将抵消空气夹带剂的活性的，由此允许空气夹带剂起到将空气进一步夹带入混合物中的作用。
用于水泥质混合物中的牺牲剂的量优选超过与粉煤灰的所有组分相互作用所需的量。因此，若根据粉煤灰的来源或批次，粉煤灰有害组分的含量从最低含量变化至最大含量，则牺牲剂的量超过当该有害组分以最大含量存在时与粉煤灰的所有有害组分相互作用所需的量。
牺牲剂优选为带有一个或多个磺酸盐、羧酸盐或氨基基团，或这些基团的组合的芳香有机化合物，具有分子量约为2000Da或更低的二醇或二醇衍生物，及其任意组合。牺牲剂更优选为苄胺、1-萘甲酸钠、2-萘磺酸钠、二异丙基萘磺酸钠、异丙基苯磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、乙二醇苯基醚、乙二醇甲基醚、丁氧基乙醇、二甘醇丁基醚、二丙二醇甲基醚、聚乙二醇和1-苯基二丙二醇或其组合。特别优选乙二醇苯基醚与二异丙基萘磺酸钠的组合，其中乙二醇苯基醚与二异丙基萘磺酸钠的相对比例可在重量比为1∶5至50∶1的范围内变化，优选在约1∶1至20∶1的范围内。
所述牺牲剂更优选为选自醇、二醇、多元醇、醚、酯、羧酸、羧酸衍生物、芳族磺酸盐、胺、醇胺、酰胺、铵盐和聚二醇的化合物，特别是其LogKow在-3至+2(更优选-2至+2)的范围内，和/或HLB值在-5至+20(更优选-4至+18)的范围内。
这些组合的牺牲剂的总剂量可在宽范围内变化。尽管对牺牲剂的剂量在理论上没有限制(在没有有害作用时其中一些可以以相当大的量加入)，但实践中的最大剂量为明显影响混合物的一些性能如凝固时间、流动性、泌浆等时的量。对于某些牺牲剂来说，该剂量将高达水泥质材料重量的0.5％；若粉煤灰典型地占水泥质材料的25wt％，则基于粉煤灰重量，相应的最大剂量为2.0％。考虑到成本，根据具体的牺牲剂和其它因素，实际上限一般可为水泥质材料重量的0.2％。
所述剂量优选为水泥质材料(水泥和粉煤灰)重量的0.01％至0.5％，取决于粉煤灰的类型和组成，更优选该总剂量为0.01％至0.2％。对于牺牲剂相对于粉煤灰的浓度，该总剂量优选为0.01％至1％重量(wt/wt)，或更优选为0.02％至0.5％重量，或0.02％至0.2％重量。当牺牲剂首先加入粉煤灰中时，其相对于粉煤灰的浓度更为重要的。若通常粉煤灰以相对于水泥重量30∶70的量加入，则相对于粉煤灰的0.1％至0.2％重量的浓度范围将转化为相对于水泥质材料的0.03％至0.06％重量的范围。
牺牲剂可在空气夹带剂与粉煤灰、水泥和水混合前加入空气夹带剂中。或者，牺牲剂可在粉煤灰与水泥、水和空气夹带剂混合前加入粉煤灰中。在后一情况下，可通过将含牺牲剂的液体喷洒于粉煤灰上或通过将喷雾干燥的固体牺牲剂配料与粉煤灰共混，从而将牺牲剂加入粉煤灰中。
或者，牺牲剂可在粉煤灰、水泥、水和常规空气夹带剂混合在一起后加入。
本发明还涉及通过上述方法生产的空气夹带水泥质混合物，和通过凝固和硬化该空气夹带水泥质混合物生产的水泥质混合物硬化块(hardenedmass)。
根据本发明另一方面，提供一种含空气、水、水泥、粉煤灰、空气夹带剂和一定量的牺牲剂的空气夹带水泥质混合物，其中牺牲剂为这样的材料，当其以合适量存在于混合物中时，本身不以明显量(即低于2vol％的空气夹带)起到空气夹带剂的作用，但优先与抵消空气夹带剂活性的粉煤灰组分相互作用，从而允许空气夹带剂起到夹带空气的作用，就好象这些组分在粉煤灰中不存在一样。
根据本发明另一方面，提供一种含空气、水、水泥、粉煤灰、空气夹带剂和一定量的至少一种牺牲剂的空气夹带(已夹带空气的)硬化水泥质块，其中牺牲剂为这样的材料，当其以一定量存在于作为硬化块前体的混合物中时，其本身不起空气夹带剂的作用，但优先与抵消空气夹带剂活性的粉煤灰组分相互作用，从而允许空气夹带剂起到夹带空气的作用，就好象这些组分在粉煤灰中不存在一样。
根据本发明另一方面，提供一种适合用作粉煤灰混凝土或灰浆的组分的混合物(组合物)，该混合物包括粉煤灰和至少一种牺牲剂，该牺牲剂为这样的材料，当其与水泥粉、空气夹带剂和水混合时，其本身不起空气夹带剂的作用，但优先与抵消空气夹带剂活性的粉煤灰组分相互作用，从而允许空气夹带剂起到夹带空气的作用，就好象这些组分在粉煤灰中不存在一样。
根据本发明再一方面，提供一种适合用作粉煤灰混凝土或灰浆的组分的混合物，该混合物包括空气夹带剂和至少一种牺牲剂，该牺牲剂为这样的材料，当其与水泥粉和水混合时，其本身不起空气夹带剂的作用，但优先与抵消空气夹带剂活性的粉煤灰组分相互作用，从而允许空气夹带剂起到夹带空气的作用，就好象这些组分在粉煤灰中不存在一样。
本发明还涉及一种用于制备空气夹带粉煤灰混凝土的牺牲剂的混合物，该混合物包括含有或不含二异丙基萘磺酸钠的乙二醇苯基醚和其它典型的空气夹带掺混物表面活性剂的组合。
本发明还涉及从候选的化合物中选择合适的牺牲剂的方法。
在本发明的一种形式中，适合作为牺牲剂的化合物可以是除芳族羧酸或其盐(具体为羟基取代的芳族羧酸和盐，如苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和它们的盐，或水杨酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸和它们的盐(例如水杨酸锂))之外的化合物。在本发明的此形式中，这些化合物被明确排除在权利要求的范围外。
在本发明另一形式中，适合作为牺牲剂的化合物可包括芳族羧酸或其盐(具体为羟基取代的芳族羧酸和盐如苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和它们的盐，或水杨酸、间羟基苯甲酸、对羟基苯甲酸和其盐(例如水杨酸锂))。
如上所述，本发明涉及选取的称为“牺牲剂”的化学添加剂用于消除或显著降低含粉煤灰的混凝土遇到的空气夹带问题的新用途。这些添加剂或添加剂的组合可在混凝土混合操作前(例如在粉煤灰材料中)、期间或之后加入。至少在本发明优选形式下使用这些材料具有如下优点。
它们：
·在使用常规空气夹带剂的剂量下使足够量(通常为5～8％体积)的气体，通常为空气，夹带入混凝土或其它水泥质产品中，所述常规空气夹带剂剂量是当不使用粉煤灰或使用低碳含量粉煤灰时通常所需的典型的剂量；·将可预期的空气夹带行为赋予粉煤灰混凝土，而不管粉煤灰材料的如来源、碳含量、化学组成的变化性如何；
·不干扰水泥的水化和混凝土的固化时间；
·不改变混凝土的其它物理性质和耐久性；
·在其它混凝土化学掺混物如减水剂、高效塑化剂和促凝剂存在下不明显改变其作用；和
·当以过量剂量加入时不造成有害的效果，如过量的空气含量、延长的凝固时间或强度的降低。
这些牺牲剂的过量剂量的可接受性，至少在其主要形式中，是本发明的一个关键的优选特性，因为通过加入适度过量的这些牺牲剂可适应粉煤灰性能的很大波动(碳含量、活性等)，而不会造成其它问题。这为操作者提供了基本上无问题的范围或“舒适区”。
本发明的水泥质混合物可包含常规组分如砂子和骨料，以及明确已知的添加剂。
定义
术语″粉煤灰″，按照ASTM C618(用于混凝土的煤粉煤灰或煅烧的天然火山灰)的定义是指煤燃烧的副产品。然而，本发明可使用类似的燃烧产品，它们是源自与煤共燃烧的各种燃料，或源自产生具有火山灰特性(当与水和激发剂如石灰或碱混合时能够形成固体的能力)或水硬性(当与水混合并凝结时能够形成固体的能力)的细灰分或烟道尘。该灰分本身具有火山灰/水硬性并可用作胶结材料以在制备混凝土、灰浆等时取代部分波特兰水泥。通常，这里使用的术语粉煤灰包括：
1)通过包括工业煤气、石油焦炭、石油产品、城市固体废料、纸浆、木材、锯末、衍生废料燃料、柳枝稷或其它生物质材料的共燃烧燃料单独或与煤结合产生的灰分。
2)煤灰和/或另外的燃料灰加上无机操作添加剂(inorganic processaddition)，如苏打灰或天然碱(实际(utilities)使用的天然碳酸钠/或碳酸氢钠)。
3)煤灰和/或另外的燃料灰加上有机处理添加物如用于汞释放控制的活性炭或其它含碳材料。
4)煤灰和/或另外的燃料灰加上燃烧添加剂如硼砂。
5)煤灰和/或另外的燃料气体加上燃料气体或粉煤灰调节剂如氨、三氧化硫、磷酸等。
术语“粉煤灰混凝土”是指以任意比例包含粉煤灰和波特兰水泥的混凝土，但非必要地另外还包含其它胶结材料如高炉矿渣、含硅烟雾或填料如石灰石等，其中通常在混凝土中使用粉煤灰的比例是本领域技术人员公知的，通常为胶结材料的20～40wt％，并且在所谓高体积粉煤灰混凝土中可高达60～80wt％。
术语“表面活性剂”在本领域中也很好理解，是指表面活性的试剂。有的化合物同时对脂肪(疏水的)和水(亲水的)具有亲和性，并由此起到发泡剂(尽管一些表面活性剂是非发泡的例如磷酸盐)、分散剂、乳化剂等作用，例如皂类。
术语“空气夹带剂”(AEA)是指当加入水泥配料中时使满意量的空气，例如5-9vol％的空气，夹带入水泥混合物中的材料。通常，空气夹带剂为表面活性剂(即当将它们加入含水混合物中时，它们可降低表面张力)，并且通常被认为是皂类材料。
空气夹带剂的作用方式和在水泥组合物中形成气泡的机理还不很清楚。因为对溶液相表面张力的影响，据信表面活性剂分子有助于促进通过类似于形成空气“泡”的方式在水泥浆料中形成很小的气穴或气泡。还据信这些气泡壁通过各种作用而被进一步稳定，例如将表面活性剂的不溶钙盐或胶体颗粒引入浆料/空气层的界面(参见本说明书最后的参考文献1-3)。
作为混凝土空气夹带剂掺混物，表面活性剂的性能取决于表面活性剂的组成：亲水基团的类型(阳离子、阴离子、两性离子或非离子)，其疏水残基的重要性(碳基团数目、分子量)，该残基的化学特性(脂族、芳香族)，该残基的结构(直链、支化、环状)；并且还取决于表面活性剂分子亲水与亲油部分之间的平衡(HLB)。据报道与阴离子表面活性剂相比，阳离子和非离子表面活性剂夹带更多空气，因为阴离子表面活性剂通常以不溶钙盐在浆料溶液中沉淀；然而，还报道称，使用阴离子表面活性剂时气泡的稳定性比使用阳离子或非离子表面活性剂时要好。用作表面活性剂的化合物的典型例子是天然存在的脂肪酸的钠盐如妥尔油脂肪酸的钠盐，和合成的正烷基苯磺酸的钠盐。如本说明书最后的参考文献2中注明的，常用的混凝土空气夹带(air entrainment或称air-entraining)剂包括衍生自如下的阴离子表面活性剂：中和的木树脂(neutralized wood resin)、脂肪酸盐、烷基-芳基磺酸盐、烷基硫酸盐。
术语“牺牲剂”(SA)是指优先与粉煤灰的组分相互作用(和/或抵消其有害作用)的材料或材料混合物，否则这些粉煤灰的组分将与空气夹带剂相互作用并降低空气夹带剂将空气(或其它气体)引入水泥质混合物中的效果。牺牲剂，既不必是“表面活性剂”，也不必是“空气夹带剂”，并且对于其在水泥质混合物中的用量，其本身通常不将大于2vol％的额外空气(更合适地低于1vol％的额外空气)夹带入不含粉煤灰的类似的对照的混合物中。优选地，牺牲剂，就其在含粉煤灰混合物中的用量而言，基本上不会起到将空气引入不含粉煤灰的类似的对照的混合物中的作用。牺牲剂优选也应不降低空气夹带剂引入空气的性能(即优选它们应不具有“消泡”作用)。理想地，与其在类似的不含粉煤灰的混合物中的功能相比，牺牲剂优选应既不促进也不抑制空气夹带剂的功能。
术语“水泥质混合物”是指仍然处于可浇铸状态并且在凝固时形成适用于建筑和结构目的硬化块的混合物，如混凝土混合料、灰浆、浆料、灌浆等。同样，术语“水泥”是指在水泥质混合物中能够作为主要的可硬化的组分的产品(除粉煤灰外)。当然，优选的水泥为波特兰水泥，但至少一部分可包括高炉矿渣、石膏等。
术语“第二方案等级”是指按照本说明书后面在标题“确定附加的牺牲剂的第二方案”下列出的程序授予化合物的等级。
这里使用的与组合物的组分相关的术语“百分比”或“％”是指基于水泥质混合物的水泥质组分(水泥粉末和粉煤灰)的重量百分比(除非另有说明)。
当涉及空气含量时，术语％是指体积百分比或vol％。
缩写
牺牲剂
| 苄胺 | BA |
| 异丙基苯磺酸钠 | 异丙苯(Cumene) |
| 二丁基萘磺酸钠 | DBNS |
| 二乙二醇丁基醚 | Di-EGBE |
| 二丙二醇甲基醚 | Di-PGME |
| 乙二醇甲基醚 | EGME |
| 乙二醇苯基醚 | EGPE |
| 1-萘甲酸钠盐 | NA |
| 二异丙基萘磺酸钠 | ND |
| 2-萘磺酸钠 | NS |
| 聚乙二醇(分子量＝200) | PEG200 |
| 聚乙二醇(分子量＝1500) | PEG1500 |
| 1-苯基2-丙二醇 | 1-Phe 2-Pro |
其他
| 粉煤灰 | FA |
| 波特兰水泥A | PCA |
| 波特兰水泥C | PCC |
| 牺牲剂 | SA |
| 市售空气夹带剂 | 例如Air30和Air40 |
| 空气夹带剂或掺混物 | AEA |
| 相对于水泥质材料(CM) | wt％ |
| 空气夹带量 | vol％ |
| 平均空气夹带 | Aver(％) |
| 相对标准偏差 | RSD(％) |
| DDBS | 十二烷基苯磺酸钠 |
| HLB | 亲水亲油平衡 |
| Kow | 在油(辛醇)和水中的溶解度比例 |
| LogKow | Kow的对数值 |
| LOI | 烧失量 |
附图说明
图1为基于下表13的结果的图，它说明加入牺牲剂EGPE在有和无粉煤灰下如何改变灰浆中的空气夹带。3组条柱分别显示在：第一组仅0.005％Air 40；第二组0.005％Air 40加上0.05％EGPE，第三组0.005％Air 40加0.1％EGPE时的空气夹带。标记为′PCA′的条柱是指在含0.004％Air40但无粉煤灰的对照灰浆中获得的结果。
图2为基于下表17的结果的图。该图显示不含粉煤灰、含常规空气夹带剂(Air 40)和增加量的根据本发明的牺牲剂(EGPE)的混凝土中的空气夹带量。迹线A显示含0.006％Air 40的混合物的结果；迹线B显示含0.003％Air 40的混合物的结果。水平的有阴影的条说明典型的EGPE剂量的范围。
图3为基于下表26的结果的图，它说明增加剂量的二异丙基萘磺酸钠(ND)对含75％PCA水泥和25％B1粉煤灰(4.7％LOI)及0.008wt％Air 40时和EGPE在0.05％时(曲线A)或0.035％时(曲线B)的混凝土中的空气夹带的影响。上限为含0.008wt％Air40但不含牺牲剂的混凝土。下限为含25％B1粉煤灰(4.7％LOI)、0.008wt％Air40但无牺牲剂的混凝土。
图4为基于下表28的结果的图，它说明增加剂量的乙二醇苯基醚(EGPE)对含75％PCC水泥和25％H2粉煤灰(3.6％LOI(曲线A)和4.9％LOI(曲线B))、0.005wt％Air40和0.0016wt％二异丙基萘酸钠的混凝土中的空气夹带的影响。上限为含0.005wt％Air40但不含粉煤灰且不含牺牲剂的混凝土。
图5为基于下表29的结果的图，它说明增加剂量的ND∶EGPE为1∶3混合物对含75％PCC水泥和25％B1粉煤灰(2.1％LOI(曲线A)、4.7％LOI(曲线B)和5.7％LOI(曲线C))和0.012wt％的Air40的混凝土中的空气夹带的影响。上限为含0.012wt％的Air40但不含粉煤灰且不含牺牲剂的混凝土。
图6为基于下表30的结果的图，它说明增加剂量的ND∶EGPE为1∶3混合物对含75％PCC水泥和25％E1粉煤灰(1.3％LOI(曲线A)和2.3％LOI(曲线B))和0.005wt％的Air40的混凝土中的空气夹带的影响。上限为含0.005wt％Air40但不含粉煤灰且不含牺牲剂的混凝土。
图7为基于下表31的结果的图，它说明增加剂量的ND∶EGPE为1∶3混合物对含75％PCC水泥和25％C1粉煤灰(0.62％LOI)和0.003wt％Air40的混凝土中的空气夹带的影响。上限为含0.003wt％Air40但不含粉煤灰且不含牺牲剂的混凝土。
图4至7显示，在测试的所有情况下，当粉煤灰具有明显的烧失量(LOI)值时，粉煤灰混凝土中的空气夹带严重降低。然而，降低的水平不总是与粉煤灰的LOI值相关。当空气夹带剂与增加剂量的本发明的牺牲剂结合(例如二异丙基萘磺酸钠/乙二醇苯基醚组合)使用时，空气夹带被增强至可接受的水平。当过量加入牺牲剂时，夹带的空气稳定在所需实际值。
图8为通过如下所述的用于候选牺牲剂的相对性能评估的方案获得的浆料夹带空气的结果。全部确定的各种值的记录以缩写形式给出(所有剂量为水泥质材料的wt％)。缩写解释如下：
-AEA(PC)：在波特兰水泥浆料中在固定剂量下的空气夹带剂(DDBS，0.0125％)。
-AEA(FA-PC)：在50∶50的粉煤灰∶波特兰水泥浆料中在固定剂量下的空气夹带剂(DDBS，0.0125wt％)。
-0.1％SA(PC)：在波特兰水泥浆料中由0.1％的SA夹带的空气。
-AEA+0.05％SA(FA-PC)：在50∶50的粉煤灰∶波特兰水泥浆料中在固定剂量下的空气夹带剂(DDBS，0.0125％)加上0.05％的候选SA。
-AEA+0.1％SA(FA-PC)：在50∶50的粉煤灰∶波特兰水泥浆料中在固定剂量下的空气夹带剂(DDBS，0.0125％)加上0.1％的候选SA。
图9为显示由粉煤灰水泥浆料(图8中的第F项)中的空气夹带恢复(ΔAE)百分比表示牺牲剂性能的图。该数据由下表36第4栏中的信息计算得出。该数据为各种脂肪族醇的数据，并将ΔAE与这些化合物的LogKow和HLB值对比。
图10为显示由粉煤灰水泥浆料(图8中的第F项)中的空气夹带恢复(ΔAE)百分比表示牺牲剂性能的图。该数据由下表36第4栏中的信息计算。该数据为各种醚的数据，并将ΔAE与这些化合物的LogKow和HLB值对比。
图11为显示各种醇在粉煤灰水泥浆料中的空气夹带恢复(ΔAE)作为这些醇的LogKow值的函数的图。
图12为显示各种二醇醚在粉煤灰水泥浆料中的空气夹带恢复(ΔAE)作为这些二醇醚的LogKow值的函数的图。
图13显示粉煤灰水泥浆料中试验的所有化学品的空气夹带恢复(ΔAE)对其LogKow值所作的图。
图14为显示在粉煤灰水泥浆料中试验的所有化学品的空气夹带恢复(ΔAE)对其HLB值所作的图。
图15为显示在0.5Log单位的连续范围中在LogKow标尺上具有高等级(等级3或4)的候选牺牲剂的数目。
具体实施方式
在下面的描述中，涉及混凝土和水泥质混合物中的空气夹带。本领域技术人员应认识到此术语包括以与空气相同方式起作用的其它惰性气体如氮气的夹带。因简单且经济，自然最经常使用空气而不是其它气体。用空气夹带剂在水泥质混合物中夹带空气的技术是本领域技术人员所公知的。通常，当使用空气夹带剂时，在将混合物组分简单混合在一起并按常规方式搅动如充分搅拌或转动使这些组分彻底混合时，就可以夹带足够的空气。
正如早期所注意到的，粉煤灰混凝土中的空气夹带问题已追索到粉煤灰材料中所含的不希望有的组分，特别是残余碳。这些粉煤灰组分会吸附用于在混凝土中夹带空气的空气夹带剂(表面活性化合物，如皂类)和/或与其反应或相互作用，由此抵消或消除这些夹带剂的功能性，并因而降低空气的夹带。到目前为止，处理这些空气夹带问题的工业方法在于加入更高剂量的空气夹带剂以压制有害过程。由于粉煤灰中有害组分的量在不同来源的粉煤灰中，或在来自任何特定来源但不同时间的粉煤灰中可以有很大的变化，因此，目前的做法导致其它新的问题，也就是在评估足够剂量的空气夹带剂以获得规定的空气量的问题上，在足够的时间段中保持规定的空气含量的问题上，在预防对混凝土强度和耐久性造成有害影响的过量的空气夹带的问题上，在获得规定的气泡参数的问题上等等导致新的问题。特别地，过量剂量的空气夹带剂会导致过量的空气夹带并随后降低混凝土抗压强度的事实是特别严重的，并且是现有方法的主要缺点。
为解决此问题，本发明人提出了使用不同种类的材料(即与空气夹带剂不同的一些材料)来抵消或消除粉煤灰中有害组分对空气夹带剂的影响的概念。本发明人推测该材料将必须优先起作用(即与空气夹带剂同时存在时，或甚至在空气夹带剂与粉煤灰接触后，它们将与粉煤灰相互作用)，并且它们本身在使用量下不夹带明显量的空气或也不损害水泥质材料的凝结过程或水泥质材料的性能。发明人现已发现，某些类型的化合物(添加剂)能够“抵消”有害的粉煤灰组分，同时对常规空气夹带剂的空气夹带过程具有很小的影响或没有影响，并且对混凝土混合料和硬化混凝土产品的性能没有不利影响。将这些化学添加剂，在本申请中称为″牺牲剂″，在合适的时间引入混合物中，并且就空气夹带而言使粉煤灰混凝土可与常规混凝土相当。经济可行的这类化学添加剂的发现，以及将其引入混凝土体系中的实际方法，构成了粉煤灰技术的主要优点。
为证实解决此问题的方法并确认合适的添加剂，本发明人设计了一个完全的研究计划来研究粉煤灰混凝土中空气夹带问题的起源和缓解这些问题的化学解决方法。该计划包括针对仅含水泥的和含粉煤灰-水泥混合料的各种浆料、灰浆和混凝土进行的广泛的基础研究，其中粉煤灰-水泥混合料中含有各种显示宽范围碳含量(由燃烧损失LOI表示)值和物理化学性能的粉煤灰。在标准工业实践下对粉煤灰混凝土中的空气夹带进行扩展试验；该工作包括候选牺牲剂对新拌的和硬化的混凝土性能的影响的研究，和这些牺牲剂与混凝土工艺中使用的其它常规化学添加剂(掺混物)之间的可能发生的相互作用的研究。该计划的试验方案和关键结果在下面给出。并且相同的方案可用于确认适用于本发明的进一步的牺牲剂，以下部分进行更具体的详述。
考虑到实际原因，即有效性、在牺牲剂混合配方中的溶解度和成本，已发现如下类型的混合物最适合，即：醇，二醇醚，多元醇，芳族磺酸盐、酯和醇胺，烷基羧酸盐，以及带有磺酸盐基、羧酸盐基、氨基或这些基团组合的芳香化合物，低分子量二醇和二醇衍生物(即所具有的分子量位2000Da或更低，优选1500Da或更低)，以及这些化合物的组合。通过试验作为备选的牺牲剂的各种化合物，已发现特别是下面的化合物作为牺牲剂在不同程度上有效：苄胺、1-萘甲酸钠、2-萘磺酸钠、二异丙基萘磺酸钠、异丙基苯磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、乙二醇苯基醚、乙二醇甲基醚、丁氧基乙醇、二甘醇丁基醚、二丙二醇甲基醚、聚乙二醇和1-苯基 2-丙二醇。所有这些化合物和在后面描述中提及的其它化合物都是已知的并可从有机化学供应商那里购买到(例如购自Aldrich、Rutgers、Stepan、Anachemia、Baker、BDH、Eastman、Fisher、Mallinckodt、Polysciences、Pfaltz & Bauer、TCI等，它们都是本领域技术人员所周知的供应商)。这些化合物优选以纯的或基本上纯的形式使用。
已发现，这些化合物可单独或任意组合使用。然而，特定的组合特别有效，并且某些组合可产生协同效果。牺牲剂特别有效的组合是乙二醇苯基醚和二异丙基萘磺酸钠。当使用组合的牺牲剂时，它们可以任何相对比例使用，但使用的总量通常为混合物中水泥质组分的0.01至0.5wt％，优选0.01至0.2wt％。由于二异丙基萘磺酸钠的表面活性剂性能和高效性，因此优选保持低用量并使用另一牺牲剂如乙二醇苯基醚以在不造成空气夹带下实现对抗粉煤灰有害组分的最佳活性。在此情况下，二异丙基萘磺酸钠相对于乙二醇苯基醚的剂量优选分别在1∶20至1∶2的范围内，以重量计。在一些情况下，可有利地将具有不同HLB值(例如高值和低值)的牺牲剂混合，以生产结合的牺牲剂混合物，其在水泥质混合物中对空气的夹带作用几乎是中立的。按照这种方式，采用高活性的牺牲剂是可能的，否则高活性的牺牲剂将空气夹带产生过多的干扰。
牺牲剂的量应足以优先抵消吸收空气夹带剂或与其反应的粉煤灰的有害组分。所需的最低量通过空气夹带草案用实验的方法确定，因为，如上面所讨论的和下面所证明的，粉煤灰组分的有害影响，与其碳含量或LOI不直接相关。然而，本发明的一个特殊优点是，该牺牲剂可以在合理的范围内超过抵消量使用，而且并不夹带过量的空气(或降低此夹带)或损害混凝土混合物或随后的凝固作用或硬化的混凝土的性能。这意味着可确定这样的用量，即该用量超过用来抵消含有可能遇到的最高量有害组分的粉煤灰所需的量，并且该用量对于任何粉煤灰水泥混合物都可安全使用。典型地，如上所述，所用的牺牲剂的最低量通常为总水泥质材料(水泥和粉煤灰)的约0.01wt％。
本发明的牺牲剂可在混凝土掺混的制备期间的任何时刻加入，但优选在加入空气夹带剂之前或同时加入，这样在空气夹带剂有机会与粉煤灰相互作用之前它们就可与粉煤灰相互作用。这样的混合方式可在环境温度下进行，或者对于特殊的混凝土掺混的其它需要可在升高的或降低的温度下进行。牺牲剂还可与粉煤灰或与空气夹带剂预混。
将牺牲剂与粉煤灰预混是特别方便的，因为这样甚至在水泥质混合物形成之前牺牲剂就可开始与粉煤灰的有害组分相互作用。牺牲剂可简单地以液体形式喷到或以别的方式加到常规粉煤灰中，并放置使其被粉煤灰吸收，然后干燥。若必要，可将牺牲剂溶于挥发性溶剂中以有助于喷洒过程。可制备以此方式处理的粉煤灰，并作为形成粉煤灰水泥和粉煤灰混凝土的一个组分出售。
令人惊奇的是，已发现，既使当水泥质混合物的其它组分(包括空气夹带剂)混合之后再加入该牺牲剂，也是有效的。本发明人不能解释此现象，但看起来牺牲剂将逆转因与粉煤灰接触造成的空气夹带剂的任何初步的去活作用，并由此使该空气夹带剂再活化以进一步夹带空气。然而，已观察到，在这个阶段加入牺牲剂要比在在混合其它组分之前或期间加入牺牲剂的有益效果要有一些降低。
如上所述，本发明的一个重要特点是，用作牺牲剂的化学添加剂在使用量下不要求是有效的空气夹带剂，因此它们不直接对空气夹带有贡献，因此也可用于不含粉煤灰的常规混凝土中。这就赋予牺牲剂一个特别重要的特征，即这些牺牲剂可在高于恢复常规空气夹带所需的最低剂量的剂量下加入，而不会导致不稳定的空气夹带和过多的空气夹带量。若用于牺牲剂组合中的一种牺牲剂显示一些表面活性剂(空气夹带)性能，则优选应以这样的方式配比，即该牺牲剂的组合在无粉煤灰的混凝土中，高于对照值，夹带低于2％的空气(更优选低于1％的空气，理想地基本上不夹带空气)。换言之，当在无粉煤灰但有空气夹带剂下生产混凝土配料时，当加入牺牲剂时额外量的空气夹带代表由该牺牲剂夹带的额外空气。水泥质混合物中夹带的空气量可通过测定混合物的比重或ASTM规程中描述的其它方法(ASTM C231，C173，C138-其中公开的内容这里引入作为参考)而测量。
典型的混凝土空气夹带试剂是正十二烷基苯磺酸盐(称为Air 30)和妥尔油脂肪酸盐(称为Air 40)。这些组分在波特兰水泥混凝土中的典型剂量为水泥质组分的0.002至0.008wt％，导致夹带6-8vol％的空气。
本发明水泥质混合物的其它基本组分是水、水泥和粉煤灰。这些组分可根据所需材料的类型(如浆料、灌浆、灰浆、混凝土)和该材料所需的新拌的和最终材料硬化的性能按比例使用。该体系及其组成，以及制备所需的装置和方案是本领域公知的；对于灰浆和混凝土，在标准参考文献中有充分的描述，这些文献如ASTM水泥和混凝土(例如4.01、4.02)；混凝土混合物-波特兰水泥结合的设计与操控(Design and Control of ConcreteMixtures-Portland Cement Association)；和美国混凝土研究所-混凝土实践手册(American Concrete Institute-Manual of Concrete Practice)中(这些文献公开的内容在这里引入作为参考)。对于浆料，其组成、制备装置和方案，将在下面段落中描述。在实践中，各组分在水泥质混合物中的含量通常以相对于水泥或总水泥质材料(当存在其它水泥质材料如粉煤灰、矿渣等时)的重量比给出。这些比例是本领域技术人员公知的。
一旦形成后，本发明的水泥质混合物可以任何常规方式使用，例如灌注入模板中并使其硬化和凝固。硬化的产品将包含粉煤灰和夹带的空气，但并不含有对硬化产品的空气含量和性能造成不利影响的过量的空气夹带剂。
本发明的水泥质混合物可包括本领域技术人员已知的其它标准的或专门的混凝土成份。
确定附加的牺牲剂的第一方案
尽管本发明公开中提及了在本发明中有效的几类牺牲剂以及一些单个的化合物，但其它化合物和其它类化合物也可能有效。为能够容易确认这些化合物和这些类化合物，提出如下方案。
1.按照下面实施例1中描述的方法，在例如与下表5中的数据相关的条件下测定候选化学品在含具有各种含量有害组分的不同粉煤灰的水泥质体系(碱性粉煤灰浆料或粉煤灰水泥浆料)中的溶解度。具有作为牺牲剂潜值的化学品应部分可溶，这样它们可保持其固有活性。
2.同样在与下表5中的数据相关的条件下测定候选的牺牲剂与粉煤灰的有害组分，特别是碳之间的相互作用/反应程度。有潜值的候选物将显示部分吸附到含对空气夹带有害组分的粉煤灰上。
3.在与下表6～11中的数据相关的条件下：
-评估波特兰水泥中由候选物夹带的空气水平；优选候选物本身应夹带低量空气(如下表6所示)。
-测定候选牺牲剂是否与波特兰水泥浆料中的典型混凝土空气夹带掺混物有相互作用(干扰或协同)(如下表8所示)。
4.合适的候选物本身将显示很低或无空气夹带，并对常规空气夹带掺混物的功能和性能的干扰很小。
5.测定候选牺牲剂在降低由常规AEA在粉煤灰-水泥浆料引起的空气夹带变化方面的效果；在与下表7～11中的数据相关的条件下，在含有各种具有宽范围性质和残余碳含量的粉煤灰的浆料中，评估浆料空气夹带。有价值的候选SA将同时显示在更为“困难的”混合物中增加的空气夹带，和在不同粉煤灰混凝土中(在恒定流动性下)空气夹带变化的显著降低；通常，在一组浆料内空气夹带值的相对标准偏差应降低50％或更多。
6.在与下表8～11中的数据相关的条件下，研究候选SA和其它已知SA之间以及与常规空气夹带混合物之间潜在的协同效果。该协同效果通过在最困难的体系中的较高的空气含量和在含不同粉煤灰的混合物中空气夹带变化的进一步降低而得到证实。
7.有希望的候选物必须在与下表14～35中的数据相关的条件下试验和证实。可用的SA将显示如下特征：
-在使用常规空气夹带剂的剂量下使足够量的空气(通常为5-8vol％)夹带入混凝土或其它水泥质产品中，该常规空气夹带剂剂量是当不使用粉煤灰或使用低碳含量粉煤灰时所需的典型的剂量；
-将预定量的空气夹带入粉煤灰混凝土中，而不管粉煤灰材料如来源、碳含量、化学组成的可变性如何；
-显示不干涉水泥水化和混凝土凝固时间；
-对混凝土的其它物理性质和耐久性能不引起明显变化；
-不受存在的其它混凝土化学掺混物如减水剂、高效塑化剂和促凝剂的明显影响；并且，当以过量剂量加入时不会带来有害的影响，如过量的空气含量、延长的凝固时间或强度的降低。
确定附加的牺牲剂的第二方案
虽然上述第一方案对各组牺牲剂的相对优点给出了可靠的评估，并且产生的结果在下面实施例1～31中给出，但是这是劳动密集的方案，耗时且耗材。为缓解这些问题，基于实施例1～31中收集的结果，设计了第二试验方案。
为快速筛选用作粉煤灰混凝土牺牲剂的大量潜在的候选物，设计了采用浆料空气测量装置和程序的第二方案，该装置和程序在后面段落标题为“在混凝土或FA中与空气夹带相关的实施例：水泥浆料-最大空气方案”中描述。设计第二种方案以试验候选牺牲剂(SA)的有效性，其中利用一个混凝土空气夹带剂(AEA)作为参照，通过最小数量的浆料空气测量来试验，一般包括如下的空气夹带(AE)测量：
-在波特兰水泥浆料中SA的AE
-在波特兰水泥浆料中标准AEA的AE
-在FA水泥浆料中标准AEA的AE
-在FA水泥浆料中标准AEA在两种SA剂量下的AE
第二牺牲剂试验方案的描述
设计的第二牺牲剂评估方案，通过最多五次浆料空气测量评估候选牺牲剂的相对潜在价值。
前两次(对夹带空气)的测量，用标准AEA在波特兰水泥和FA:水泥浆料中进行；这两次试验提供的参照值可用于一系列牺牲剂的相对评估。其它三次浆料空气测量涉及牺牲剂的性能和有效性。因此，一旦参照AEA值测定后，可仅由三次浆料空气测量评估候选SA的潜在优点。
下面给出所用的体系和程序的细节，其结果在附图8中图示给出。
在水泥和FA:混凝土浆料中参照AE的测量
1.测量标准空气夹带掺混物在固定组成和流动性的水泥浆料中夹带的空气；后者为提供‘参照’空气夹带值(图8中的‘A’)的参照体系。对于该参照体系，采用如下的条件(这些条件可进行优化以最适合所用的特定材料和AEA掺混物)：
·水：约200g(可调节以达到下面给出的固定流动性)
·水泥(A)：400g
·水/水泥的比例：0.43至0.44
·空气夹带剂：十二烷基苯磺酸钠(DDBS)
·空气夹带剂的浓度：0.0125wt％(水泥)
·浆料流动性：调节以获得最小坍落度展开直径(mini-slump spreaddiameter，见后面)105±5mm
2.通过DDBS在相同剂量下以及在以上1中给出的相同条件下，在50∶50的FA:水泥浆料中夹带空气的测量；观察到的AE值在整个系列试验中用作第二参照值，其在图8中图示为′B′。图8中′B′与′A′之差为因粉煤灰的存在导致的空气夹带的降低，这在图8中图示为′C′。
在该SA试验和评估方案中，为提供可靠的相对性能等级，选取的粉煤灰对于被测试的整个添加剂组应当保持相同。对于该试验系列，选取的粉煤灰为下表1中以B1确定的一种，该粉煤灰的物化性能在表1中给出。
为评估牺牲剂性能进行AE的测量
在牺牲剂的相对性能的测试中，在0-0.1wt％的范围内选取牺牲剂剂量，该剂量相应于在浆料、灰浆和混凝土试验中观察到的典型剂量值在表2、3、4和表7～34中报告。
此外，在该所使用的浓度范围内，SA应当不明显干扰AE掺混物的性能；因此，仅由SA在水泥浆料中所夹带的空气也应在其最大的预期实际剂量下测量。对于本发明的大多数牺牲剂，最大的实际剂量应为水泥材料的0.2wt％的量级，最典型地为水泥的0.1wt％；对于其本身显示一些混凝土空气夹带的牺牲剂，最大的剂量可限制到更低的值。
以下浆料空气夹带测量将能够初步评估SA候选物。
3.测量该SA本身在仅含水泥的浆料中在剂量0.1wt％时的空气夹带；这在图8中图示为′D′。
4.测量在含0.05wt％SA的FA-水泥浆料中，在与上面2中给出的相同条件下通过DDBS夹带的空气。在本系统中观察到的空气夹带值，与不存在SA的系统中观察到的值相比，得到因SA产生的空气恢复值，并在图8中图示为′E′。
5.与以上4相同，但在0.1wt％的较高SA下测量；将观察到的空气夹带值也同样与不存在SA时观察到的值相比，得到因SA产生空气恢复的第二个值并在图8图示为′F′。
尽管优选同时进行步骤4和5，但若要求简化程序，可在单一浓度SA(例如0.1wt％)下进行单一步骤。
如上所述，第二测试方案将提供一系列化合物潜力的相对评估，在整个一系列试验中，所有测试在固定的条件下、采用规定的物质、装置和方案进行。例如，改变水泥的来源、所用的粉煤灰、空气夹带剂的类型和浓度，均可能改变测试结果，正如使用前面描述的第一测试方案证明的(结果参见下面实施例的表7～34)。然而，发现在本方案中被发现有效的化合物在其它条件下也应当有效，尽管效果程度可能会不同。相反，发现按照本方案无效的化合物在其它条件下也应无效。
牺牲剂的所需性能和用于候选产品的选择标准
理想的牺牲剂的性能
用于粉煤灰混凝土空气夹带的理想牺牲剂(SA)的性能容易由应用的具体要求确定(如在第一方案中列出的)。从性能的角度，理想的牺牲剂应显示：
-在水泥质体系中，在通常的使用剂量下，其本身最小的空气夹带。
-完全恢复因粉煤灰碳导致的空气夹带的降低。
-在合理范围内SA过量对空气夹带的最小限度的影响；这样可允许有意过剂量以补偿粉煤灰碳或其它性质的变化；
-对气泡参数(气泡平均尺寸、分布、平均间隔)的最小限度的影响。
-SA在其常规剂量下对其它混凝土性质如凝固时间、坍落度、作为时间函数的坍落度损失、泌浆和离析的最小限度的影响。
对于大规模应用还要考虑的其它所需(但次要)的性质包括：
-在水或在液体配料中的明显溶解性，
-低蒸气压，这样SA在使用前不会明显蒸发损失
-对人体健康和环境的最小限度的有害影响(即优选使用SA是已知为安全的化合物)
-低成本。
选择牺牲剂的标准
为将各种SA的相对性能分级，首先忽略考虑上面列出的‘其它所需性能’，可使用两类标准：
-定性拒绝标准，和
-定量性能标准
定性拒绝标准
下面的条件将预先排除特定SA的使用：
-候选的SA无明显的效果、几乎无效果，或具有负面效果，即消泡作用。
-候选的SA在其预定用途的剂量下夹带过量的空气。
在这些标准下拒绝的任何SA候选物可与其它SA候选物结合以达到下面描述的定量性能标准。允许这种产品组合的一般原则将在下面标题为“牺牲剂的性能与其分子参数之间的关系”的小节中列出。
定量性能标准和分级
通过上述浆料空气方案，将试验的候选牺牲剂按照它们显示的空气夹带恢复水平分级。为对选作潜在SA并在表36中列出的产品组的相对性能进行分级，采用下面的分级方式(表A和B)(涉及图8和其中定义的量)：
表A
| 栏1 | 栏2 | |
| 水泥浆料值的AE恢复率(图8中的C) | 通过0.05％SA的恢复率(图8中的E) | 通过0.1％SA的恢复率(图8中的F) |
| ＜C的50％ | 等级0 | 等级0 |
| C的50-100％ | 等级2 | 等级2 |
| ＞C的100％ | 等3 | 等3 |
表B
总体性能分级：由空气夹带恢复值分级的总括(上表中的栏1和栏2)
| 等级 | 总体性能 |
| 0 | 失败 |
| 1 | 不良 |
| 2 | 良好 |
| 3 | 优选 |
| 4 | 最优选 |
使用这种分级方式，这样就用0至4的单一数字等级将各候选SA的潜在值分级。检查由于测试各种化学品而分的等级(表36中栏5)，容易看出，具有高等级(例如3或4)的有价值的牺牲剂被发现于很多化合物类型中，即：醇、二醇醚、羧酸、芳香磺酸盐、酯、胺、醇胺、酰胺、季铵盐和多元醇。对于全部测试的104个化合物组，观察到如下细目：
下面按照其等级-最佳：4，最差：1列出不同化合物组；所有酸化合物以钠盐形式被测试：
等级1(13个化合物)：正丙醇、异丙醇、己醇、山梨醇、乙二醇甲基醚、月桂酸甲酯、己酸乙酯、苯乙酸、2-萘酸、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、三甘醇、2-丁酮(甲乙酮)、n-乙烯基-2-吡咯烷酮(n-vinyl-2-pyrrolidinone)。
等级2(11个化合物)：甘油、对二甲氧基苯、辛酸甲酯、棕榈酸甲酯、油酸甲酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、苯胺、脲、二甲基脲、甲基异丁基酮、丁醛。
等级3(15个化合物)：1-戊醇、新戊醇、苄醇、苯基乙基醇、丙酸乙酯、丁酸乙酯、4-乙基苯磺酸、2-萘磺酸Na、对甲苯磺酸、苄基胺、二异丙醇胺、氢氧化四丙基铵、氯化四丁基铵、聚乙二醇200、1-乙基-2-吡咯烷酮。
等级4(25个化合物)
1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、3-戊醇、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇异丁基醚、乙二醇苯基醚、丙二醇苯基醚、二丙二醇单甲基醚、二甘醇丁基醚、乙二醇二甲基醚、己酸、吐温(POE(20)脱水山梨糖醇单月桂酸酯)、甲基萘磺酸钠、三乙胺、正丁基胺、三异丙醇胺、正丁基脲、聚乙二醇400、聚乙二醇2000、三丙二醇、聚丙二醇425、聚(乙二醇-无规-丙二醇)2500(P(EG-ran-propylene-glycol)2500)。
注意到，等级为′0′的化合物认为不可单独用作SA，但可以与较高等级化合物以混合物形式使用，以生产在本发明中有效的组合牺牲剂。此外，尽管SA本身夹带低于2vol％空气(图8中的体积D)，但可考虑体积D大于2vol％的那些候选化合物(若体积E和/或F足够高)与体积D较低的其它化合物组合，从而获得因牺牲剂所夹带空气的平均体积低于2vol％。
根据第二种方案发现有效的化合物可用第一种方案的简化形式来确定最优选的化合物和有效的剂量等。
牺牲剂的性能与其分子参数之间的关系
如上所述，在很多官能化合物类型中发现有价值的SA。此发现表明，SA的官能基团的特性在决定SA的性能中也许不是主要的(或唯一的)因素。不希望受任何特定理论的束缚，基于在粉煤灰混凝土中SA作用模式的假定，即SA和AEA的竞争吸附，一个次要分子特性为“疏水特征”，该特性可能是重要的。化合物的这种特征由其“亲水亲油平衡”(HLB)等级，或其油/水(或辛醇/水)分配系数(Kow)来定量定义。
HLB数值范围
HLB概念和其在胶体化学中的应用描述于本说明书最后的参考文献4和5中(其公开的内容这里引入作为参考)，并可作如下理解。一种包括亲水(水溶的)基团和亲油(疏水)部分的给定分子将根据其亲水和疏水基团的相对大小显示出一个总体特征。该HLB的大小提供一种混合特征的测量值；该HLB值的范围典型地在0～20之间变化，越亲水的分子，HLB值越高。HLB最初是用于表征表面活性剂乳化油包水或水包油的相对性能(参考文献6)。通常，非离子表面活性剂的HLB值可由表面活性剂分子的亲水部分的重量分数除以5得到更小且更方便的HLB数值范围而进行估计。
参考文献5和6给出如何通过实验测定HLB值；对于非离子多醇酯表面活性剂，实验HLB值按下式获得：
HLB＝20(1-S/A)，其中S为酯的皂化值，A为回收的酸的酸值。
尽管为了表面活性剂而规定了HLB方法，但后来扩展至其它有机分子。这是依靠基于各类表面活性剂的实验数据，将HLB值分配到表面活性剂分子的不同片段和官能团上而获得的。这样不同的‘基团贡献’可用于计算包括相同基团的其它分子的HLB值。该方法概括地描述于标准教科书(文献7)中，并且Davies(文献8)和McGowan(文献9和10)进行了详细讨论；这些作者提供了HLB基团贡献表和计算分子HLB值的叠加方式。计算的HLB值对于大多数非离子分子相当精确；在某些情况下，例如具有多个官能团的分子或具有离子基团的分子，计算值的精确度将受到影响(文献10)。由于这些限制，这里检测的多个化合物不能归于有意义的HLB值。
HLB计算的例子：
利用McGowan的HLB基团贡献值(文献9)，在下面给出对乙二醇苯基醚(或乙醇、2-苯氧基-或2-苯氧基乙醇)的BHL计算的例子；分子式：C6H5OCH2CH2OH。
下面给出各种官能团和分子片段分配的HLB贡献表(表C)。包括EGPE分子的片段和各片段或基团的数目在第一栏中确定。计算的HLB为最后一栏列出的基团贡献的简单加和。对于EGPE，可看到计算的HLB值为6.239。
表C
在McGowan叠加方式(文献9)中分配给各种分子基团的HLB贡献值
| 基团数 | 亲水基团 | HLB | 计算 |
| 经验的HLB | 7 | 7 | |
| -OSO3 - | 12.05 | 0 | |
| -SO3 - | 12.25 | 0 | |
| -COO- | 12.66 | 0 | |
| -COO-酯 | 2.28 | 0 | |
| -COOH | 2.09 | 0 | |
| 1 | OH(自由) | 1.12 | 1.12 |
| 1 | -O-醚 | 1.3 | 1.3 |
| ＞C＝O | 0.972 | 0 | |
| -CONH2 | 1.953 | 0 | |
| -CONH- | 2.136 | 0 | |
| -CONH＜ | 2.319 | 0 | |
| -CON(CH3)2 | 1.003 | 0 | |
| -CH(NH3 +)COO- | 4.28 | 0 | |
| ＞N+＜(季) | 9.4 | 0 | |
| ＞N-(叔) | 9.18 | 0 | |
| ＞NH | 8.89 | 0 | |
| -NH2 | 8.59 | 0 | |
| -N(CH3)2 | 7.53 | 0 | |
| -N+(CH3)3 | 6.98 | 0 | |
| C5H5N+(吡啶，pyrridonium) | 6.84 | 0 | |
| 亲酯基团 | HLB | ||
| -CH＜ | -0.295 | 0 | |
| 2 | -CH2- | -0.475 | -0.95 |
| -CH3- | -0.658 | 0 | |
| -CH＝ | -0.402 | 0 | |
| ＞C＜ | -0.109 | 0 | |
| 1 | 苯基- | -2.231 | -2.231 |
| 萘基- | -3.475 | 0 | |
| HLB | 6.239 | ||
(HLB＝7+1.12+1.3-0.95-2.231＝6.239)
油/水(或辛醇/水)分配系数Kow
分子的疏水/亲水特性也通过其在油(辛醇)和水中的相对溶解度，即在油(辛醇)中的溶解度/在水中的溶解度的比例来证实。此比例可由化合物在油(辛醇)与水之间的平衡分配直接测量，并表示为平衡分配系数：Kow。极易油溶的高疏水化合物，将显示高Kow值；相反，亲水性化合物将显示低Kow值。为方便起见，Kow值以其对数值logKow给出。与最适用于非离子表面活性剂类型的分子的HLB值不同，logKow分类可包括大多数化合物类型。
对各种化合物都提供了Kow的实验值(如本说明书最后列出的文献11至13中所公开的)。与HLB值情况一样，实验数据用于对分子的各部分分配基团贡献。由这些分配的基团值和叠加规则，可对各种已知组成和结构的分子计算Kow值(如本说明书最后列出的文献11至13中所公开的)。
Kow计算的例子：
下面说明用文献11中提供的KowWin程序对乙二醇苯基醚(EGPE)计算Kow值的过程。用于预期LogKow值的KowWin程序可输入如下信息之一以进行计算：1-感兴趣的分子的化学文摘(CAS)登记号，或2-在′SMILES′符号表示法中描述的分子结构，其在KowWin程序中有解释。对于EGPE，可提供如下信息：
化合物：乙二醇苯基醚(或乙醇、2-苯氧基或2-苯氧基乙醇)
化学式：C6H5OCH2CH2OH
SMILES结构表示：O(c(ccccl)cl)CCO；
化学文摘登记号(CAS)：000122-99-6
计算EGPE LogKow值的KowWin程序输出复制在下面。该程序列出分子的各片段，片段的数目(第2栏)，各片段对LogKow的单位贡献(第4栏)和来自各片段的总贡献(第5栏)。所有贡献的总和产生估算的LogKow值为1.10。当有试验值时，该程序进一步提供估算值与实验LogKow值的对比；对于EGPE，由Hansch报道的值(见表)为1.16，与计算值相当符合。
程序计算输出的例子
KowWin(LogKow)Log P计算：
SMILES：O(c(ccccl)cl)CCO
CHEM：乙醇，2-苯氧基-
MOL FOR：C8H10O2
MOL WT：138.17
| TYPE | NUM | LOGKOW v1.66 FRAGMENT DESCRIPTION | COEFF | VALUE |
| FragFragFragFragConst | 2161 | -CH2-[脂族碳]-OH[羟基，脂基连接]芳香碳-O-[氧，一个芳基连接]方程常数 | 0.4911-1.40860.2940-0.4664 | 0.9812-1.40861.7640-0.46640.2290 |
| LogKow＝1.1002LogKow估算：1.10 | ||||
实验数据库结构匹配：
名称：2-苯氧基乙醇
CAS登记号：000122-99-6
实验LogKow值：1.16
实验文献：Hansch，C.等人(1995)
候选牺牲剂的性能，表示为％空气恢复，与Kow(LogKow)和HLB值之间的关系在图9中对一系列脂族醇给出说明。该数据显示，不同醇增强粉煤灰水泥浆料中的空气夹带恢复(ΔAE)的性能在特定的HLB和LogKow值的范围内最佳：尽管这些醇以HLB降序或LogKow升序显示，但空气夹带增加值(ΔAB)在HLB或LogKow值的中间范围处显示最大值。类似的，图10说明一系列醇醚的数据，同样在HLB或LogKow值的中间范围观察到ΔAE的最大值。
更宽的醇和醇醚系列的相对性能在图11和图12中说明，其中以空气恢复(ΔAE)值对LogKow值作图。在两个系列的化合物中，那些具有最高恢复值的LogKow值，出现在相对窄的LogKow值范围内。
基于分子参数对牺牲剂分级的定量标准
图11和12中对醇和醚给出的数据清楚地显示，具有-1至+2范围内的LogKow值的化合物观察到最佳的空气增加和恢复。对这两类化合物，该LogKow值范围因此确定了最有价值的牺牲剂。
试验的所有化学品的空气夹带恢复值作为LogKow的函数绘图，在图13中图解说明。尽管观察到数值点是明显分散的，这部分由于前面讨论的计算值的不可靠性(特别是对于离子化合物，如芳基磺酸盐)，然而可以再次清楚看到LogKow值的最佳范围。对于整个化学品的组来说，LogKow值的最佳范围稍微宽了些，扩展至-3至+2之间；最佳的候选牺牲剂在-2至+2之间的LogKow值范围内观察到。
与SA性能相关的LogKow值最佳范围的经验在下面给出试探性的解释。具有低LogKow值的SA水溶性或亲水性太好，以至不能与粉煤灰中的碳发生有效的相互作用。另一方面，具有高LogKow值的SA油溶性或疏水性太大；这些化合物，通常为脂肪族油，可与粉煤灰碳发生有效的相互作用，但已知它们也起到消泡剂的作用。因此，它们既不能促进，也不能协助空气夹带。
对测试的所有化学品的空气夹带恢复(ΔAE)值的类似图也以HLB值为函数作图，如图14所示。由于缺少对一些官能团的分配HLB值，因此测试的104个产品中有几个不能分配有意义的HLB值。分配给一些其它化合物，例如芳香磺酸盐(标记为AromaticSO3)和含氨基的化合物的值可能被高估(过高)。与LogKow值的情况一样，用于各种测试的化合物获得的空气恢复值出现最佳HLB范围，扩展至-5到20。
基于LogKow值对牺牲剂潜在价值的确认通过检验以产品等级作为LogKow函数的分布而得到进一步证实，在图15中进行说明。图中，将LogKow横坐标以0.5Log单元的范围分割；由表36的数据，在各连续的0.5LogKow范围中将达到等级3或4的候选SA的个数以纵坐标绘出。从图示的分布中看出′最佳的′SA候选物，即具有等级3或4的候选SA，聚集在-2至+2的LogKow间隔值内，与上面所确认的相同。
因此，HLB和LogKow值可用于预测作为牺牲剂的化合物在粉煤灰水泥混合物中的效果。
表36中描述的测试方案和结果以及图13和14中描述的这些结果与HLB和LogKow值的关系涉及单一SA候选物。由于在表面活性剂科学技术中，通常混合具有不同HLB值的表面活性剂以获得具有中间HLB值的混合物(参见下面的文献4至6)，因此，可比照相同的方法；换言之，可将具有不同HLB(或类似地LogKow)值的两种或多种候选牺牲剂组合，以获得具有在所需范围内的HLB或LogKow值的混合牺牲剂。
本发明借助下面提供的实施例和比较例进行更详细的描述。这些细节应不用于限定本发明的一般性。
比较例
为说明粉煤灰在含空气夹带添加剂的水泥混合物中的问题，用不同来源的粉煤灰和水泥粉末和不同的常规空气夹带剂即妥尔油脂肪酸盐(Air 40)和烷基芳基磺酸盐(Air 30)制备各种混合物。然后，测量空气夹带百分比。获得这些结果的混合物制备的详细条件以及测量工艺和条件在下面的分节中给出。使用两种市售的Type 10(美国专利Type-1)波特兰水泥粉，以下称为PCA和PCC。下表1中给出使用的不同类型的粉煤灰，并给出了确认这些材料的代码和在后续试验中这些粉煤灰所在的组合物。用于不同试验过程即浆料、灰浆和混凝土的粉煤灰在表1中确认。对于所用的各粉煤灰，记录烧失量的重量百分比，并将其作为粉煤灰碳含量的指示。对于用于浆料空气夹带的FA和在后面描述的含水浆料中的其它测量，还报告了如下其它性能：
粉煤灰分类：F或C
粉煤灰类型：烟煤(bitumino)、亚烟煤(sub-bitumino)、褐煤、西煤(western)
BET比表面积：标准BET氮表面积
比重：用异丙醇作为溶剂用标准Le Chatelier烧瓶测量
表1
用于各种水泥混合物中的粉煤灰的重要物理-化学性能
| FA类型 | 代码 | 用于浆料中的FA | 用于灰浆的FA | 用于混凝土的FA | ||
| BET(m2/g) | 比重(g/cm3) | LOI(％) | LOI(％) | LOI(％) | ||
| b-F | B1 | 3.44 | 2.33 | 4.36 | 5.01 | 1.90，2.06，3.7，4.70，5.74 |
| b-F | B2 | 1.84，4.05，4.81 | ||||
| s-C | C1 | 5.36 | 2.76 | 1.62 | 0.7 | 0.18，0.62 |
| b-F | C2 | 2.63 | 2.20 | 3.32 | 3.04 | 2.90，3.70，4.68 |
| w-F | C3 | 2.54 | ||||
| s-C | D | 2.40 | 2.60 | 0.25 | 0.13 | |
| s-C | E1 | 1.3，2.3 | ||||
| b-F | H1 | 8.45 | 6.37 | |||
| b-F | H2 | 3.6，4.9 | ||||
| w-F | M1 | 1.54 | 2.35 | 0.35 | 0.21 | |
| b-F | M2 | 3.43 | 2.20 | 5.34 | 8.78 | 10.35 |
| b-F | M3 | 4.80 | 2.16 | 11.33 | 3.15 | |
| w-F | N | 2.01 | 2.32 | 0.30 | ||
| F然烧 | R | 2.20 | 2.13 | 0.21 | 0.17 | |
s：亚烟煤；b：烟煤；w：西煤；C：C类；F：F类
在各种混合料，分别为浆料、灰浆和混凝土中空气夹带的测量结果在下表2、3和4中给出。
表2
在有和没有粉煤灰的PCA水泥浆料(50∶50的粉煤灰∶水泥)中的空气夹带(vol％)，采用1份(0.0125wt％)(栏1)，4份(0.05wt％)(栏2)，和8份(0.1wt％)(栏3)的Air30，(最大空气方案，见下面)。
| 栏 | 1 | 2 | 3 | |
| Air 30 | Air 30 | Air 30 | ||
| 粉煤灰 | LOI(％) | 1x(0.0125％) | 4x(0.05％) | 8x(0.1％) |
| PCA | 6 | 11 | 13 | |
| R | 0.21 | 3 | 8 | 12 |
| D | 0.25 | 4 | 11 | 14 |
| M1 | 0.35 | 4 | 9 | 11 |
| C1 | 1.62 | 3 | 9 | 14 |
| B1 | 4.36 | 0 | 4 | 8 |
| M2 | 5.34 | 0 | 3 | 5 |
| M3 | 11.33 | 0 | 4 | 7 |
| 平均(％) | 2 | 7 | 10 | |
| RSD(％) | 86 | 46 | 36 |
表3
在有和没有粉煤灰的PCA灰浆(30∶70的粉煤灰∶水泥)中的空气夹带(vol％)，采用0.002wt％Air 30或0.005wt％Air 40。
| 灰浆(30∶70的粉煤灰∶水泥) | |||
| LOI(％) | Air 30 | Air 40 | |
| 0.002％ | 0.005％ | ||
| PCA | 11.4 | 14.3 | |
| D | 0.13 | 7.4 | 11.8 |
| R | 0.17 | 7.8 | 12.6 |
| M1 | 0.21 | 1.5 | 5.6 |
| C1 | 0.7 | 1.1 | 5.2 |
| C3 | 2.54 | 3.3 | 5.9 |
| C2 | 3.04 | 2.4 | 6.1 |
| M3 | 3.15 | 1.9 | 7.3 |
| B1 | 5.01 | 0 | 0.9 |
| M2 | 8.78 | 0 | 0.8 |
| H1 | 8.45 | 0 | 0.1 |
| 平均(％) | 3 | 6 | |
| RSD(％) | 107 | 73 | |
表4
在有和没有粉煤灰的PCA混凝土(25∶75的粉煤灰∶水泥)中的空气夹带(vol％)，采用0.0057wt％ Air 30(栏1)、0.0031wt％ Air 40(栏2)或0.0117wt％ Air40(栏3)。
| 栏 | 1 | 2 | 3 | |
| 混凝土(30∶70的粉煤灰∶水泥) | ||||
| LOI(％) | Air 30 | Air 40 | Air 40 | |
| 0.0057％ | 0.0031％ | 0.0117％ | ||
| PCA | 12.0 | 5.8 | 9.0 | |
| B1 | 1.90 | 6.7 | 1.6 | |
| B1 | 2.10 | 5.3 | ||
| B1 | 4.70 | 2.0 | ||
| C2 | 2.90 | 5.0 | ||
| C2 | 3.70 | 1.4 | 4.3 | |
| C2 | 4.68 | 3.0 | ||
| PCC | 10.0 | |||
| B1 | 2.06 | 5.9 | ||
| B1 | 5.74 | 5.9 | ||
| C1 | 0.18 | 5.8 | ||
| C1 | 0.62 | 2.7 | ||
| C2 | 2.90 | 5.8 | ||
| C2 | 3.70 | 3.5 | ||
| C2 | 4.70 | 2.0 | ||
| H1 | 6.37 | 3.3 | ||
| M2 | 10.35 | 1.6 | ||
在检验的含粉煤灰的浆料、灰浆和混凝土许多样品中发现，与不含粉煤灰的相应体系相比，难以夹带空气，即夹带极少量的空气。
在各组(浆料、灰浆和混凝土)中，在不同类型的粉煤灰之间观察到空气夹带百分比的变化很大。不同粉煤灰水泥体系的夹带空气百分比的变化可由高的相对标准偏差值(σ/平均％空气)说明(例如表2和3)。如此证明，相对于夹带的空气，混合物的性能存在很大变化。
尽管空气夹带百分比对高碳粉煤灰一般很低，但一些具有较低碳含量的粉煤灰也显示非常低的空气夹带百分比。这显示特定粉煤灰的烧失量不是粉煤灰性能的可靠指标，这样难以预测足够剂量的空气夹带剂或掺混物。
在高碳粉煤灰中，浆料(50∶50的粉煤灰∶水泥)中夹带空气的量与空气夹带剂和掺混物的浓度的相关性相当差，如表2中1、2、3栏中所说明的。因此作为空气夹带剂浓度的一个函数的空气夹带性能是不可预期。
还注意到，在高空气夹带剂剂量下，浆料的相对偏差值降低，原因在于对于所有粉煤灰混合物达到13～14％的空气上限。当加入大大过量的空气夹带剂时，无论有无粉煤灰，在混凝土中也观察到12～15％空气的上限。此问题在于这种上限太高以至于在工地施工中不能应用过剂量的空气夹带剂。
实施例
对含各种粉煤灰、空气夹带剂和本发明牺牲剂的浆料和混合物进行上面列出的那些相同的研就。结果在下表中给出。
涉及空气夹带剂和牺牲剂在含水粉煤灰浆料中的吸附和沉降的实施例
实验方案
牺牲剂(SA)或空气夹带剂(AEA)在10wt％含水粉煤灰浆料中在pH12.5下的
吸附/沉淀：
制备SA或AEA溶液：在0.03N的NaOH(pH12.5)中制备浓度为3mM或0.003M的牺牲剂水溶液；以1050mg/l(相对于约3mM的DDBS，其分子量为348g/mol)制备未知分子量的商购的AEA(Air 30和Air 40)的水溶液。将该溶液的pH用NaOH调节至12.5。
在浆料提取物或沥滤液中的沉淀：为进行此试验，通过过滤2升在0.03N的NaOH中的10wt％FA或水泥浆料，来预先制备FA或水泥沥滤液，其中该浆料已在慢慢搅拌下放置30分钟；将2.5g过滤溶液与22.5g SA或AEA溶液在50ml聚丙烯离心管中混合；将后者在轨道振动器(orbital shaker，Eberbach Corporation)中在室温下剧烈振摇30分钟，离心5分钟，然后过滤上层清液(0.45μm)。用紫外-可见(UV)分光计或通过COD(化学需氧量)测量法测定溶液中SA或AEA的含量。
类似地，测量SA和AEA在饱和石灰溶液(pH12.7)中的溶解度，以评估SA或AEA的钙盐在这些条件下的沉淀程度。这些实验包括：制备pH12.7的石灰溶液并与SA(3mM)或AEA(1050mg/l)的溶液混合；比例同样为2.5g石灰溶液和22.5g SA或AEA溶液；将该样品搅拌、过滤并按照上面对浆料沥滤液实验的描述对溶解的SA或AEA进行分析。
在FA或水泥桨料中的吸附/沉淀：在本方案中，按照上述方法制备含10wt％FA或水泥的含水浆料，不同的是在此情况下，将水泥按照如下比例直接加入SA或AEA的溶液中：3.0g水泥或FA，和27g 3mM的牺牲剂或27g1050mg/l的AEA；后者按照与上面沉淀实验相同的方式制备。溶液中的残余的(可溶的)SA或AEA的含量也通过UV或COD测定。
结果
实施例1：牺牲剂或空气夹带剂在含10wt％ PCA水泥或粉煤灰的浆料中在pH值为12.5下的吸附(吸附的wt％)，和在从含10wt％ PCA水泥或粉煤灰的浆料提取的溶液中在pH值为12.5下的沉淀(沉淀的wt％)；初始浓度：牺牲剂(3mM)，Air 30和Air 40(0.105wt％)。
括号中的项目：当与自粉煤灰浆料提取的溶液反应时的％沉降(结果在表5中)
表5
| 粉煤灰 | LOI(％) | BA | EGPE | NA | ND | NS | Air 30 | Air 40 |
| PCA | 3(1) | 79(79) | 73(74) | |||||
| R | 0.21 | 24(0) | 64(52) | 65(24) | ||||
| D，类型C | 0.25 | 59(1) | 84(9) | 69(13) | ||||
| N | 0.30 | 16(11) | 1(0) | 20(0) | 26(0) | 5(0) | ||
| M1 | 0.35 | 13(11) | 4(1) | 90(80) | 27(0) | 11(0) | 70(59) | 70(67) |
| C1，类型C | 1.62 | 25(11) | 12(0) | 61(0) | 84(31) | 70(10) | 89(32) | 76(25) |
| C2 | 3.32 | 20(14) | 6(0) | 4(0) | 17(0) | 5(0) | ||
| B1 | 4.36 | 25(12) | 12(0) | 9(0) | 14(0) | 8(0) | 25(7) | 46(19) |
| M2 | 5.34 | 23(15) | 14(0) | 9(0) | 13(0) | 8(0) | 18(7) | 30(4) |
| M3 | 11.33 | 23(13) | 14(0) | 12(0) | 18(0) | 10(0) | 55(7) | 66(0) |
从表5中的数据看出，大部分测试的空气夹带剂(Air 30和Air 40)因为吸附到粉煤灰和水泥颗粒上和作为不溶盐而沉淀(参见括号中的项目：沉淀的％)，而被从浆料溶液中除去了。
在相同条件下，这些牺牲剂没有明显的沉淀，除了在M1粉煤灰存在下的1-萘酸，其中萘酸钙的沉淀可能是由于这种粉煤灰中的高含量可溶Ca造成的。
由于在粉煤灰沥滤液中的SA没有明显沉淀，因此从浆料中除去的SA必然是通过吸附在粉煤灰上而除去。牺牲剂在碱性粉煤灰浆料中的吸附是明显的，并显示多个不同的特性，可看到：
·低吸附，随粉煤灰碳的升高而增加，例如对于乙二醇苯基醚；
·与粉煤灰碳含量不相关的中等吸附：例如对于苄胺和二异丙基萘磺酸钠；和
·对特定粉煤灰材料的强烈吸附：例如1-萘酸钠盐，二异丙基萘磺酸钠和2-萘磺酸钠。
在牺牲剂的特性中观察到的趋势指向不同类型的牺牲剂，这些牺牲剂在不存在干扰沉降现象下，可用于与空气夹带剂在粉煤灰浆料中的吸附进行竞争，或抑制其它与粉煤灰相关的有害过程。
观察到的吸附-沉淀行为使牺牲剂添加剂清楚地区别于空气夹带表面活性剂；后者在粉煤灰存在下(最后两栏)强烈地吸附或沉淀，而牺牲剂则不吸附或沉降。对于本领域的技术人员而言，表5中的牺牲剂会不被划分为牺牲剂，除了二异丙基萘磺酸盐外，它显示固有的表面活性并且据说同时为水溶助长剂和表面活性剂。
涉及在水泥或粉煤灰∶水泥浆料中的空气夹带的实施例
实验方案
按照如下方案测量下面实施例的各种浆料组合物的流动性和空气夹带。
制备浆料：在用刮刀温和搅拌下通过将400g水泥质粉末倒入容器(8.4cm直径×14.5cm高)中的350～400g溶液(水和添加剂)中；水的准确量取决于选取的W/B比例(参见下面)；持续的快速手动混合1分钟，接着用手持混合器(BRAUN MR400型)在25℃下强烈搅拌2分钟以制备浆料。夹带的空气量取决于使用的混合器的模式，即混合器自容器低部的高度和混合桨叶的长度；采用如下方案。
最少空气方案：将BRAUN混合器设置在距混合容器底部1.0英寸处并将该混合器上下运动限制在1.0英寸的位移；以提供′最少空气′夹带空气量，并在后面称为′最少空气方案′(结果记录于在表6的第1栏和表7中)。
最多空气方案：将BRAUN混合器设置在距混合容器底部2.5英寸处并将该混合器上下运动限制在2.5英寸的位移；以提供′最多空气′夹带空气量，并在后面称为′最多空气方案′(结果记录于在表2和8～11中)。
流动性测量：对于所有空气夹带测量，用广泛用于浆料和灌浆的′最低坍落度′方法控制浆料(无添加剂)的初始流动性。在该方案中，将一部分浆料转移到最低坍落度圆锥体(21/4″高，11/2″底部直径，3/4″顶部直径锥)中；将过多的浆料整齐的撇去；然后提升锥体，并记录浆料的延展直径(两次测量的平均值)。流动性在混合后10分钟时测量。将浆料送回批料中并保留用于随后的AE测量。通过改变水的量(水/水泥质的比例)来调节浆料(无SA和AEA)的流动性，得到延展直径为115±5mm。将后者定期监测。
空气夹带测量：为进行空气夹带测量，将一部分浆料转移以过量填充树脂玻璃(Plexiglas)的圆柱体(33/4英寸高，2英寸内径)，然后将其圆柱顶弄平为整齐的边。然后记录填充后的圆柱体的重量减去空圆柱体的重量，并用于按照如下公式计算空气量：
％空气＝[(无AEA或SA的混合料的质量)-(有AEA或/和SA混合料的质量)]/(无AEA或SA的混合料的质量)。
该过程以30分钟间隔(6，36和66min)进行3次；在测量期间将浆料静置，并在随后的空气夹带测量前用手温和搅拌1分钟。
下表给出用于空气夹带测量的各种浆料的特定混合物组成。
使用′最少空气方案′在含单一添加剂的浆料中的空气夹带测量的典型混合物组成(结果在表6第1栏中给出)
| 组成 | 重量(g) | Wt％活化物/CM |
| 粉煤灰 | 200 | 50 |
| 波特栏水泥 | 200 | 50 |
| Air 30溶液(5.07wt％固体) | 7.89 | 0.1 |
| 或Air30溶液(4.99wt％固体) | 8.02 | 0.1 |
| 或SA溶液(1wt％固体) | 40 | 0.1 |
| 水 | 取决于恒定的规定浆料流动性所需的水/粘结剂的比例(W/B)(W/B＝0.40～0.55) |
使用′最少空气方案′用于含Air 30加上牺牲剂的浆料中的空气夹带测量的典型混合物组成(结果在表7中给出)：
| 组成 | 重量(g) | Wt％活化物/CM |
| 粉煤灰 | 200 | 50 |
| 波特栏水泥 | 200 | 50 |
| Air30溶液(5.07wt％固体) | 7.89 | 0.1 |
| SA溶液(1wt％固体) | 20 | 0.005 |
| 水 | 按照恒定的规定浆料流动性所需的(W/B)W/B＝0.40～0.55 |
用于含Air 30加上组合牺牲剂的浆料中的空气夹带测量的典型混合物组成；下面的例子涉及Air 30、ND和EGPE的混合物(比例1/4/4，0.0125％Air 30、0.05％ND和0.05％EGPE)(结果在表8第10栏中给出)：
制备SA和AEA的备料溶液：用下表中对Air 30、ND和EGPE的备料溶液给出的相同重量，将牺牲剂与AEA共混以给出所需比例，如1/4/4。
| 组分 | ％固体 | 重量(g) | 浓度(wt％) | 比例 |
| Air 30 | 5.07 | 11.27 | 0.571 | 1 |
| ND | 35.47 | 6.444 | 2.285 | 4 |
| EGPE | 100 | 2.286 | 2.293 | 4 |
| 水 | 80 | |||
| 总计 | 100 | 5.15 |
下面给出结合的Air30∶ND∶EGPE以1∶4∶4的比例，其中Air 30在浆料中以固定剂量0.0125wt％下制备的浆料组合物。空气夹带结果在表8第10栏中给出。
| 组分 | 重量(g) |
| 粉煤灰 | 200g |
| 普通波特栏水泥 | 200g |
| SA和AEA的混合物(0.571wt％ Air30) | 8.76 |
| 水 | 按照恒定的规定浆料流动性所需的(W/B)，W/B＝0.40～0.55 |
按照上面的工序，调节各种组分的重量以达到所需组分比，制备空气夹带剂和牺牲剂的其它组合作为备料溶液。同样按照如上所述，保持水泥和粉煤灰含量各自固定在200g下，制备浆料组合物；加入含预定比例的AEA和SA的备料溶液，以得到最终的Air 30浓度为0.0125wt％。
在浆料中的空气夹带实施例
实施例2：在′最少空气方案′和′最多空气方案′下测量含0.1wt％(表6第1栏)和0.0125wt％(表6第2栏)空气夹带剂(Air 30或Air 40)，或仅含选取的牺牲剂的PCA水泥浆料中的空气夹带(vol％)(结果在表6中)。
表6
| 栏 | 1 | 2 |
| 最少空气方案 | 最多空气方案 | |
| 0.1％SA或AEA | 0.0125％SA或AEA | |
| Air 30 | 4 | 6 |
| Air 40 | 4 | 9 |
| BA | 0 | 1 |
| NA | 0 | 0 |
| ND | 3 | 7 |
| EGPE | 0 | 1 |
| NS | 0 | 2 |
与通过水泥浆料中的空气夹带剂(Air 30和Air 40)夹带的空气相比，牺牲剂单独不明显夹带空气，除二异丙基萘磺酸钠外。比较空气夹带结果，使本发明的牺牲剂进一步区别于常规表面活性剂和空气夹带剂。
实施例3：在50∶50的粉煤灰∶PCA水泥浆料中通过单独的0.1wt％ Air 30和通过0.05wt％牺牲剂与0.1％ Air 30一起夹带的空气(vol％)(最少空气方案)(结果在表7中)。
表7
| 粉煤灰 | LOI(％) | Air 30 | +BA | +NA | +ND | +EGPE | +NS |
| R | 0.21 | 9 | 5 | 4 | 3 | 5 | 6 |
| D | 0.25 | 15 | 5 | 6 | 3 | 5 | 6 |
| M1 | 0.35 | 3 | 11 | 6 | 5 | 5 | 4 |
| C1 | 1.62 | 4 | 14 | 5 | 4 | 5 | 12 |
| B1 | 4.36 | 3 | 5 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| M2 | 5.34 | 7 | 4 | 4 | 4 | 4 | 3 |
| M3 | 11.33 | 6 | 4 | 5 | 4 | 4 | 4 |
| 平均(％) | 7 | 7 | 5 | 4 | 4 | 5 | |
| RSD(％) | 63 | 57 | 18 | 18 | 13 | 54 |
由上面实施例中的部分可知，用常规AEA在FA-水泥(50∶50)浆料中的空气夹带显示高变化性：Air 30单独(0.1wt％)在不同的FA-水泥浆料中夹带平均7％空气，具有相对标准偏差63％。
在与大多数牺牲剂的结合中，Air 30夹带比平均值稍低量的空气，但在很多情况下RSD明显降低；在与1-萘酸、二异丙基萘磺酸钠和乙二醇苯基醚的结合中RSD的降低特别重要，其中RSD值低于20％。
本发明的另一重要方面是找到可减少在含具有非常不同性能的不同粉煤灰的水泥体系中的空气夹带的变化性；特别合适的候选物是乙二醇苯基醚、二异丙基萘磺酸钠和1-萘磺酸。
实施例4：通过单独1份Air 30(0.0125％)和不同份数(或在各种比例下的)两种牺牲剂(二异丙基萘磺酸钠(ND)和乙二醇苯基醚(EGPE))在50∶50的粉煤灰∶PCA水泥浆料中在66min时夹带的空气(vol％)，(最多空气方案)(结果在表8中)。
表8
| 栏 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 粉煤灰 | LOI(％) | Air 30 | Air 30/ND | Air 30/EGPE | Air 30/ND/EGPE | |||||
| 行 | 比例 | 1(0.0125％) | 1/4 | 1/4 | 1/1/2 | 1/1/4 | 1/1/6 | 1/2/4 | 1/4/4 | |
| 1 | PCA | 6 | 16 | 8 | 6 | 13 | 13 | 14 | 23 | |
| 2 | R | 0.21 | 3 | 17 | 11 | 15 | 17 | 17 | 18 | 18 |
| 3 | D | 0.25 | 4 | 17 | 13 | 19 | 19 | 19 | 19 | 22 |
| 4 | M1 | 0.35 | 4 | 18 | 10 | 14 | 16 | 18 | 17 | 18 |
| 5 | C1 | 1.62 | 3 | 17 | 10 | 12 | 14 | 15 | 15 | 19 |
| 6 | B1 | 4.36 | 0 | 11 | 3 | 4 | 7 | 8 | 11 | 14 |
| 7 | M2 | 5.34 | 0 | 6 | 1 | 4 | 6 | 8 | 9 | 11 |
| 8 | M3 | 11.33 | 0 | 10 | 3 | 5 | 7 | 8 | 10 | 13 |
| 9 | 平均(％) | 2 | 14 | 7 | 11 | 12 | 13 | 14 | 17 | |
| 10 | RSD(％) | 86 | 32 | 65 | 58 | 43 | 38 | 29 | 23 | |
使用′最多空气′测试方案和以用于混凝土空气夹带的典型剂量的Air 30时，在粉煤灰-混凝土浆料中的夹带空气平均值为2％，相对标准偏差为86％(第3栏)。
以固定的Air 30剂量的四(4)倍加入乙二醇苯基醚，获得夹带空气的升高(7％)和明显的RSD降低(第5栏)。
以固定的Air 30剂量的四(4)倍加入二异丙基萘磺酸钠，在所有粉煤灰∶水泥浆料中获得明显升高的夹带空气(14％)和明显的RSD降低(第4栏)。
加入选取的两种牺牲剂乙二醇苯基和二异丙基萘磺酸钠的组合，获得进一步的改进：较高的平均夹带空气％和较低的RSD值(第6～10栏)。
本发明的另一重要方面是使用具有不同分子性能和吸附/沉淀性能的牺牲剂的组合可降低不同粉煤灰∶水泥浆料中的空气％变化。
实施例5：通过1份Air 30(0.0125％)与4份(0.05wt％)二异丙基萘磺酸钠(ND)和4份各种其它非离子牺牲剂(X)的组合(Air 30/ND/X＝1/4/4)在50∶50的粉煤灰∶PCA水泥浆料中在66min时夹带的空气(vol％)，(最多空气方案)(结果在表9中)。
表9
| 行 | 粉煤灰 | LOI(％) | EGPE | EGME | Di-EGBE | 1-Phe2-Pro | Di-PGME | Glycerol | PEG200 | PEG1500 |
| 1 | PCA | 23 | 18 | 22 | 17 | 23 | 16 | 18 | 20 | |
| 2 | R | 0.21 | 18 | 17 | 22 | 16 | 20 | 18 | 18 | 18 |
| 3 | D | 0.25 | 22 | 20 | 24 | 18 | 25 | 18 | 20 | 21 |
| 4 | M1 | 0.35 | 18 | 17 | 21 | 16 | 20 | 16 | 19 | 18 |
| 5 | C1 | 1.62 | 19 | 20 | 21 | 18 | 21 | 18 | ||
| 6 | B1 | 4.36 | 14 | 12 | 16 | 13 | 16 | 12 | 14 | 14 |
| 7 | M2 | 5.34 | 11 | 8 | 11 | 9 | 11 | 7 | 9 | 9 |
| 8 | M3 | 11.33 | 13 | 12 | 17 | 13 | 15 | 11 | ||
| 9 | 平均(％) | 17 | 15 | 19 | 15 | 18 | 14 | 16 | 16 | |
| 10 | RSD(％) | 23 | 31 | 24 | 22 | 25 | 29 | 30 | 28 |
实施例6：通过1份Air 30(0.0125％)与4份2-萘磺酸钠(NS)和4份各种其它非离子牺牲剂(X)的组合(Air 30/NS/X＝1/4/4)在50∶50D粉煤灰∶PCA水泥浆料中在66min时夹带的空气(vol％)，(最多空气方案)(结果在表10中)。
表10
| 行 | 粉煤灰 | LOI(％) | EGPE | PEG1500 |
| 1 | PCA | 11 | ||
| 2 | R | 0.21 | 11 | 16 |
| 3 | D | 0.25 | 15 | 19 |
| 4 | M1 | 0.35 | 11 | 18 |
| 5 | C1 | 1.62 | 9 | |
| 6 | B1 | 4.36 | 4 | 8 |
| 7 | M2 | 5.34 | 3 | 5 |
| 8 | M3 | 11.33 | 3 |
实施例7：通过1份Air 30(0.0125％)与4份(0.05wt％)各种其它磺酸盐牺牲剂(X)和4份丁氧基乙醇(ButOH)的组合，(Air 30/X/ButOH＝1/4/4)在50∶50的粉煤灰∶PCA水泥浆料中在66min时夹带的空气(vol％)，(最多空气方案)(结果在表11中)。
表11
| 行 | 粉煤灰 | LOI(％) | ND | 异丙苯 | DBNS | NS |
| 1 | PCA | 23 | 14 | 17 | 13 | |
| 2 | R | 0.21 | ||||
| 3 | D | 0.25 | 24 | 18 | 20 | 18 |
| 4 | M1 | 0.35 | ||||
| 5 | C1 | 1.62 | ||||
| 6 | B1 | 4.36 | 17 | 7 | 11 | 7 |
| 7 | M2 | 5.34 | 11 | 5 | 7 | 5 |
| 8 | M3 | 11.33 |
观察结果：
表7：比较在不同粉煤灰∶水泥浆料中夹带的空气平均值，和相应的RSD值，多元醇和醇醚类的几种其它牺牲剂与二异丙基萘磺酸钠结合使用产生的结果类似于用乙二醇苯基醚得到的那些结果。
表8：由夹带空气％作为增加的粉煤灰碳的函数来判断，2-萘磺酸钠/乙二醇苯基醚和2-萘磺酸钠/PEG组合提供了一些改进，尽管其性能低于二异丙基萘磺酸钠/乙二醇苯基醚的性能。
表9：同样从夹带的空气％来检验，涉及丁氧基乙醇和若干磺酸盐牺牲剂的牺牲剂组合也产生实质性改进，尽管其性能也低于二异丙基萘磺酸钠/乙二醇苯基醚的性能。
这些观察宽粗略地确定了两类有价值的牺牲剂：芳族磺酸盐和二醇或二醇衍生物；最优选二异丙基萘磺酸钠/乙二醇苯基醚组合。
从表7～11的数据特别说明了两类化学品的价值：
1-磺酸化的芳香化合物的盐衍生自苯或萘，并带有其它烷基残基(甲基、丁基、异丙基)
2-低分子量二醇和二醇衍生物，即带有烷基或芳基的醚。
来自其它类的个别化合物，如胺(在灰浆中工作良好的苄胺)、萘酸钠(在浆料中工作良好)；在前面方案的试验中筛选出来的来自不同化学品系列的20个左右的其它产品。
可将确认的两组牺牲剂粗略归入水溶助长剂中(′任何种类可增强另一物质溶解度(在水中)′；例子是：烷基-芳基磺酸盐如甲苯磺酸盐′(TheLanguage of Colloid an Interface Science，A dictionnary of Terms′，Laurel，LSchram，ACS Professional Reference Book，American Chemical Society，Washington，DC，1993)。低分子量二醇衍生物作为水溶助长剂也是合格的。
这里除了通过选择潜在的候选物的详细方案提出的要求外，大多数实验显示，成功的候选物不必为表面活性剂，但应显示′水溶助长剂′特性。
涉及在灰浆中的空气夹带的实施例
实验方案
测量仅含波特兰水泥(对照)或含比例为70∶30的波特兰水泥与粉煤灰组合的灰浆中的空气夹带；
该混合料组合物在下表中给出，按照ASTM C185-88中描述的标准方案进行测量。
| 组成 | 重量(g) | Wt％(活化物/CM) |
| 粉煤灰 | 105g | 30 |
| 普通波特栏水泥 | 245g | 70 |
| 砂子20-30 | 1400g | 400 |
| Air30(3.5wt固体) | 0.9oz/cwt(盎司/英担) | 0.002 |
| 或Air40(12wt％固体) | 0.6oz/cwt | 0.005 |
| SA(100wt％固体) | 0.175g | 0.05 |
| 水 | 210-280(流动试验台的10滴后获得80～95％的流动)W/B＝0.6～0.8 |
结果
实施例8：选取的0.05wt％牺牲剂对通过0.002wt％Air 30在(30∶70)粉煤灰∶水泥灰浆中或0.0017wt％ Air 30在PCA水泥灰浆中的空气夹带的影响(结果在表12中)。
表12
| 粉煤灰 | LOI(％) | 0.002wt％Air 30 | +0.05wt％EGPE | +0.05wt％BA | +0.05wt％NS |
| PCA(0.0017％) | 11.4 | 14.0 | 11.4 | 13.4 | |
| R | 0.13 | 7.4 | 14.9 | 13.2 | 11.4 |
| D | 0.17 | 7.8 | 13.5 | 13.4 | 12.0 |
| M1 | 0.21 | 1.5 | 5.4 | 4.7 | 5.8 |
| C1 | 0.70 | 1.1 | 4.7 | 3.9 | 4.3 |
| C3 | 2.54 | 3.3 | 5.9 | 6.0 | 4.8 |
| C2 | 3.04 | 2.4 | 6.9 | 5.9 | 5.9 |
| M3 | 3.15 | 1.9 | 7.6 | 1.5 | 6.9 |
| B1 | 5.01 | 0.0 | 3.6 | 3.0 | 4.0 |
| H1 | 8.45 | 0.0 | 3.1 | 1.8 | 2.7 |
| M2 | 8.78 | 0.0 | 2.8 | 2.1 | 2.8 |
| 平均(％) | 2.5 | 6.8 | 5.6 | 6.1 | |
| RSD(％) | 107 | 58 | 75 | 51 |
观察结果：
在灰浆中，对于很多具有高碳含量的粉煤灰和几种具有低碳含量的粉煤灰，仅通过Air 30夹带的空气量显著降低；RSD值极高，超过100％。
采用Air 30与不同候选牺牲剂的组合，平均％空气夹带显著升高，并且对于乙二醇苯基醚和2-萘磺酸钠的情况，由RSD值代表的变化性降低到约50％。
实施例9：选取的0.05wt％或0.1wt％(仅对于EGPE的情况)牺牲剂对通过0.005wt％Air 40在(30∶70)粉煤灰∶水泥灰浆中或0.004wt％Air 40在PCA水泥灰浆中的空气夹带的影响(结果在表13中)。
表13(第2和3栏的结果示于图1中)
| 栏 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 粉煤灰 | LOI(％) | 0.005wt％Air 40 | +0.05wt％EGPE | +0.1wt％EGPE | +0.05wt％BA | +0.05wt％NS |
| PCA(0.004％) | 14.3 | 14.9 | 16.2 | 14.2 | 14.8 | |
| R | 0.13 | 11.8 | 12.8 | 13.2 | 11.2 | 12.6 |
| D | 0.17 | 12.6 | 13.5 | 15.2 | 12.7 | 13.7 |
| M1 | 0.21 | 5.6 | 8.0 | 12.77 | 7.2 | 8.2 |
| C1 | 0.70 | 5.2 | 6.6 | 12.6 | 5.4 | 7.2 |
| C3 | 2.54 | 5.9 | 8.0 | 9.8 | 7.5 | 7.8 |
| C2 | 3.04 | 6.1 | 8.8 | 12.4 | 6.7 | 7.5 |
| M3 | 3.15 | 7.3 | 10.2 | 18.3 | 8.2 | 10.0 |
| B1 | 5.01 | 0.9 | 5.4 | 9.3 | 4.3 | 5.6 |
| H1 | 8.45 | 0.1 | 3.1 | 5.7 | 2.4 | 3.0 |
| M2 | 8.78 | 0.8 | 4.9 | 6.7 | 3.9 | 5.0 |
| 平均(％) | 5.6 | 8.1 | 12 | 6.9 | 8.0 | |
| RSD(％) | 73 | 39 | 32 | 44 | 39 |
观察结果：
用Air 40获得的结果与用Air 30获得的结果类似：在相同的牺牲剂存在下，夹带的空气％明显升高和RSD值显著降低。
在仅含PCA的灰浆中，空气含量高，并且受加入的SA影响不显著。对于允许合理夹带空气的FA如D和R粉煤灰，在灰浆中获得相同的结果。
对于其它粉煤灰，其中仅用Air 40时夹带空气量是低的，在所有测试情况下当EGPE存在时非常显著的提高夹带的空气量。
对于灰浆，这些观察结果证实了前面描述的在具有常见的混凝土空气夹带剂的粉煤灰∶水泥浆料中测试的单一牺牲剂的发现：建议的牺牲剂可提高空气含量并减少不同粉煤灰的％空气夹带量的变化性。
涉及在混凝土中的空气夹带的实施例
实验方案
按照ASTM C 231-97中描述的方案用下面给出的混合比进行新拌混凝土混合物中的空气夹带。在所有含粉煤灰的混凝土中，粉煤灰含量固定在25％。空气夹带剂和牺牲剂的剂量在下面给出的结果的各个表中报告。
| 成份(每立方码混凝土) | 重量(磅) |
| FA | 112.5(25％) |
| 水泥 | 337.5 |
| 河沙 | 1285-1335 |
| 3/4英寸粉碎石灰石 | 1650 |
| 水 | 260-300(为获得5-6英寸滴落度)W/B＝0.58-0.67 |
将牺牲剂以几种方式加入水泥质混合物中：
1)与水和空气夹带剂溶液一起混合
2)与粉煤灰预混
3)之后加入含有空气夹带剂的新拌混凝土中。
结果
涉及在波特兰水泥混凝土(无粉煤灰)中
牺牲剂对空气夹带剂的影响的结果
本节用来证明牺牲剂和空气夹带剂与牺牲剂的组合在通常的PC混凝土或含理想的无问题的粉煤灰混凝土中的性能。结果将进一步区别牺牲剂与常规空气夹带剂的性能。
实施例10：各种剂量的单一乙二醇苯基醚在PCC水泥混凝土(无粉煤灰)中的空气夹带(结果在表14中)。
表14
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCC | 1.0 | |||||
| 2 | 0.000 | 0.010 | 0.01 | PCC | 1.9 | |||||
| 3 | 0.000 | 0.015 | 0.02 | PCC | 1.7 | |||||
| 4 | 0.000 | 0.030 | 0.03 | PCC | 2.0 | |||||
| 5 | 0.000 | 0.050 | 0.05 | PCC | 2.0 | |||||
| 6 | 0.000 | 0.075 | 0.08 | PCC | 2.1 | |||||
| 7 | 0.000 | 0.100 | 0.10 | PCC | 2.1 |
观察结果：
将牺牲剂如乙二醇苯基醚加入仅包括水泥的混凝土中(无空气夹带剂)导致夹带的空气比对照值提高约1％，即使对于非常高的剂量(第7行)；
这种效果在混凝土实践中不显著，因此这种乙二醇苯基醚甚至可用于无粉煤灰的混凝土中，(过量的乙二醇苯基醚也不影响水泥混凝土中的空气夹带)。
实施例11：各种剂量的单一二异丙基萘磺酸钠在PCC水泥混凝土(无粉煤灰)中的空气夹带(结果在表15中)。
表15
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCC | 1.0 | |||||
| 2 | 0.000 | 0.001 | 0.00 | PCC | 2.3 | |||||
| 3 | 0.000 | 0.003 | 0.00 | PCC | 4.1 | |||||
| 4 | 0.000 | 0.003 | 0.00 | PCC | 3.1 | |||||
| 5 | 0.000 | 0.005 | 0.01 | PCC | 4.6 | |||||
| 6 | 0.000 | 0.005 | 0.01 | PCC | 4.8 | |||||
| 7 | 0.000 | 0.005 | 0.01 | PCC | 4.6 | |||||
| 8 | 0.000 | 0.010 | 0.01 | PCC | 4.6 | |||||
| 9 | 0.000 | 0.020 | 0.02 | PCC | 3.9 | |||||
| 10 | 0.000 | 0.030 | 0.03 | PCC | 3.8 | |||||
| 11 | 0.000 | 0.040 | 0.04 | PCC | 3.9 |
观察结果：
将二异丙基萘磺酸钠加入无空气夹带剂的仅含水泥的混凝土中导致夹带空气量明显提高，高于对照值2～3％，
与类似剂量的常规空气夹带剂相比其％空气夹带量是低的，并且基本上不随二异丙基萘磺酸钠的浓度而变化。
在不希望空气夹带的应用中，具有一些表面活性剂特征的牺牲剂如二异丙基来磺酸钠的剂量必须保持低于某个临界值。
实施例12：通过二异丙基萘磺酸钠与乙二醇苯基醚共同在不同比例和总剂量下在PCC水泥混凝土(无粉煤灰)中的空气夹带(结果在表16中)。
表16
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCC | 1.0 | |||||
| 1 | 0.000 | 0.001 | 0.010 | 0.01 | 1/8 | PCC | 3.5 | |||
| 2 | 0.000 | 0.002 | 0.015 | 0.02 | 1/8 | PCC | 3.8 | |||
| 3 | 0.000 | 0.004 | 0.030 | 0.03 | 1/8 | PCC | 3.8 | |||
| 4 | 0.000 | 0.006 | 0.050 | 0.06 | 1/8 | PCC | 4.4 | |||
| 5 | 0.000 | 0.009 | 0.075 | 0.08 | 1/8 | PCC | 3.4 | |||
| 6 | 0.000 | 0.003 | 0.010 | 0.01 | 1/4 | PCC | 3.8 | |||
| 7 | 0.000 | 0.004 | 0.015 | 0.02 | 1/4 | PCC | 3.5 | |||
| 8 | 0.000 | 0.008 | 0.030 | 0.04 | 1/4 | PCC | 4.1 | |||
| 9 | 0.000 | 0.013 | 0.050 | 0.06 | 1/4 | PCC | 3.6 | |||
| 10 | 0.000 | 0.019 | 0.075 | 0.09 | 1/4 | PCC | 3.6 | |||
| 11 | 0.000 | 0.005 | 0.010 | 0.02 | 1/2 | PCC | 5.1 | |||
| 12 | 0.000 | 0.008 | 0.015 | 0.02 | 1/2 | PCC | 5.2 | |||
| 13 | 0.000 | 0.015 | 0.030 | 0.05 | 1/2 | PCC | 4.1 | |||
| 14 | 0.000 | 0.025 | 0.050 | 0.08 | 1/2 | PCC | 3.9 | |||
| 15 | 0.000 | 0.038 | 0.075 | 0.11 | 1/2 | PCC | 3.7 |
观察结果：
从表15的结果可以看出，将两种牺牲剂，乙二醇苯基醚和二异丙基萘磺酸钠，以不同剂量和比例加入无空气夹带剂的仅含水泥的混凝土中，发现其所夹带的空气％比对照增加了2～4％，
乙二醇苯基醚-二异丙基萘磺酸钠组合的影响与二异丙基萘磺酸钠单独的影响相类似，所以在不存在空气夹带剂和粉煤灰的情况下，仅这两种牺牲剂在空气夹带中没有明显的协同作用。
实施例13：不同剂量的乙二醇苯基醚对通过不同剂量的Air 40(0.003和0.006wt％)在PCA水泥混凝土中的空气夹带的影响(结果在表17中)。
表17(结果示于图2)
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.003 | 0.000 | 0.00 | PCA | 6.0 | |||||
| 2 | 0.003 | 0.050 | 0.05 | PCA | 6.5 | |||||
| 3 | 0.003 | 0.100 | 0.10 | PCA | 6.5 | |||||
| 4 | 0.003 | 0.150 | 0.15 | PCA | 6.6 | |||||
| 5 | 0.003 | 0.200 | 0.20 | PCA | 6.2 | |||||
| 6 | 0.003 | 0.250 | 0.25 | PCA | 7.5 | |||||
| 7 | 0.006 | 0.000 | 0.00 | PCA | 8.2 | |||||
| 8 | 0.006 | 0.050 | 0.05 | PCA | 8.1 | |||||
| 9 | 0.006 | 0.100 | 0.10 | PCA | 8.3 | |||||
| 10 | 0.006 | 0.150 | 0.15 | PCA | 7.5 | |||||
| 11 | 0.006 | 0.200 | 0.20 | PCA | 8.0 | |||||
| 12 | 0.006 | 0.250 | 0.25 | PCA | 7.9 |
观察结果：
在含空气夹带剂的仅含水泥的混凝土中，存在的乙二醇苯基醚导致空气夹带值轻微升高。因此，该结果显示，在常规水泥混凝土(无粉煤灰)中，将EGPE的量升高至相当高的剂量对在Air 40(0.003或0.006wt％)固定剂量下观察的空气夹带无明显影响。
本发明的牺牲剂不改变以“常规”或“通常”剂量使用的常规空气夹带剂的空气夹带性能。
实施例14：二异丙基萘磺酸钠与乙二醇苯基醚或与乙二醇甲基醚在各种比例和总剂量下共同对通过Air 40(0.008wt％)在PCA水泥混凝土中的空气夹带的影响(结果在表18中)。
表18
| 行 | Air40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.008 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | 7.8 | ||||
| 2 | 0.008 | 0.000 | 0.035 | 0.04 | PCA | 6.2 | ||||
| 3 | 0.008 | 0.018 | 0.035 | 0.05 | 1/2 | PCA | 8.5 | |||
| 4 | 0.008 | 0.035 | 0.035 | 0.07 | 1/1 | PCA | 7.0 | |||
| 5 | 0.008 | 0.000 | 0.075 | 0.08 | PCA | 6.2 | ||||
| 6 | 0.008 | 0.038 | 0.075 | 0.11 | 1/2 | PCA | 6.4 | |||
| 7 | 0.008 | 0.075 | 0.075 | 0.15 | 1/1 | PCA | 6.2 |
| 行 | Air40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 8 | 0.008 | O.000 | 0.050 | 0.05 | PCA | 7.2 | ||||
| 9 | 0.008 | 0.025 | 0.050 | 0.08 | 1/2 | PCA | 7.5 | |||
| 10 | 0.008 | 0.050 | 0.050 | 0.10 | 1/1 | PCA | 6.8 |
观察结果：
在含Air 40作为空气夹带剂的仅含水泥的混凝土中，在各种牺牲剂的组合：二异丙基萘磺酸钠与乙二醇苯基醚或乙二醇甲基醚存在下，夹带的空气％没有明显改变。
这些结果证实建议的牺牲剂和牺牲剂组合对在仅含水泥的混凝土中的一些商购空气夹带剂的空气夹带性能具有很小的影响或没有影响。
本发明牺牲剂的性能不因PCC(前面的结果)和PCA水泥(表17和18)化学组成不同而受到明显影响。
实施例15：混凝土化学掺混物(高效塑化剂SP、减水剂LW和促凝剂AC)对通过Air 40(0.008％)在乙二醇苯基醚作为牺牲剂的PCA混凝土中的空气夹带的影响(结果在表19中)。
表19
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | |||
| 1 | 0.008 | 0.000 | 0.00 | PCA | 0.401 | 8.6 | ||||
| 2 | 0.008 | 0.065 | 0.07 | PCA | 0.401 | 8.0 | ||||
| 3 | 0.008 | 0.378 | 0.38 | PCA | 0.401 | 8.9 | ||||
| 4 | 0.008 | 0.756 | 0.76 | PCA | 0.401 | 6.9 | ||||
| 5 | 0.008 | 0.000 | 0.00 | PCA | 0.107 | 9.4 | ||||
| 6 | 0.008 | 0.065 | 0.07 | PCA | 0.107 | 9.6 | ||||
| 7 | 0.008 | 0.378 | 0.38 | PCA | 0.107 | 8.3 | ||||
| 8 | 0.008 | 0.756 | 0.76 | PCA | 0.107 | 8.0 | ||||
| 9 | 0.008 | 0.000 | 0.00 | PCA | 0.587 | 8.0 | ||||
| 10 | 0.008 | 0.065 | 0.07 | PCA | 0.587 | 7.9 | ||||
| 11 | 0.008 | 0.378 | 0.38 | PCA | 0.587 | 7.1 | ||||
| 12 | 0.008 | 0.756 | 0.76 | PCA | 0.587 | 6.3 |
观察结果：
在Air 40固定剂量下，夹带的空气％不明显受如下任一因素的影响：
-SA剂量提高10倍(比较栏2至4，栏5至8)。
-同时加入各种其它混凝土掺混物：
-SP一种PNS高效塑化剂(对比第1行和第2～4行)
-LW：木质素基减水剂(比较第5行和第6～8行)
-AC：钙基促凝剂(比较第9行和第10～12行)
本发明的另一发现是作为本发明牺牲剂的乙二醇苯基醚的功能基本上不被其它常用的混凝土掺混物改变。相反，牺牲剂也不影响这些化学掺混物的性能。
实施例16：混凝土掺混物(与前表相同)对通过Air 40(0.004，0.006，0.008wt％)与作为牺牲剂的二异丙基萘磺酸钠和乙二醇甲基醚(EGME)在变化总剂量和固定1∶2的比例下在PCA混凝土中夹带空气的影响(结果见表20)。
表20
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | |||
| 1 | 0.004 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | 0.401 | 7.1 | |||
| 2 | 0.004 | 0.018 | 0.035 | 0.05 | 1/2 | PCA | 0.401 | 3.2 | ||
| 3 | 0.004 | 0.025 | 0.050 | 0.08 | 1/2 | PCA | 0.401 | 3.2 | ||
| 4 | 0.004 | 0.038 | 0.075 | 0.11 | 1/2 | PCA | 0.401 | 3.0 | ||
| 5 | 0.006 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | 0.107 | 7.6 | |||
| 6 | 0.006 | 0.018 | 0.035 | 0.05 | 1/2 | PCA | 0.107 | 9.0 | ||
| 7 | 0.006 | 0.038 | 0.075 | 0.11 | 1/2 | PCA | 0.107 | 8.5 | ||
| 8 | 0.008 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | 0.587 | 7.5 | |||
| 9 | 0.008 | 0.018 | 0.035 | 0.05 | 1/2 | PCA | 0.587 | 8.5 | ||
| 10 | 0.008 | 0.038 | 0.075 | 0.11 | 1/2 | PCA | 0.587 | 5.8 |
观察结果：
在改变的牺牲剂组合二异丙基萘磺酸钠/乙二醇甲基醚存在下，通过Air40夹带的空气％在高效塑化剂存在下降低(比较第1～4行)，但在减水剂(LW，5～7行)或促凝剂(AC，8～10行)存在下没有明显的改变；
夹带空气％被高效塑化剂轻微降低在混凝土空气夹带(第1～4行)中并不是不常见，并且在实际中容易处理。
本发明进一步的发现：
牺牲剂与主要类型的其它混凝土化学掺混物相结合不导致不稳定的夹带行为。
本发明的牺牲剂与其它类型的混凝土化学掺混物相容，即对这些掺混物的各自的功能无有害影响。
涉及牺牲剂对在含有固定比例为25∶75的粉煤灰和
PCA水泥的混凝土中用Air 40夹带空气的影响
实施如下实施例以研究具有相同水泥和来自恒定来源但LOI变化的FA的最优选SA的剂量和比例的影响。
实施例17：乙二醇苯基醚(0.1wt％)对在B1粉煤灰∶PCA混凝土中以各种剂量的Air 40夹带空气的影响；具有1.94％LOI的B1粉煤灰(结果在表21中)。
表21
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.003 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 1.9 | 1.6 | ||
| 2 | 0.006 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 1.9 | 4.3 | ||
| 3 | 0.009 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 1.9 | 5.2 | ||
| 4 | 0.003 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 1.9 | 5.1 | ||
| 5 | 0.006 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 1.9 | 6.2 | ||
| 6 | 0.009 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 1.9 | 7.4 |
观察结果：
在具有相对低LOI的粉煤灰存在下，用常规Air 40的剂量(0.003wt％)夹带的空气％被明显抑制。
加入乙二醇苯基醚(0.1wt％)可允许用最低(常规)空气夹带剂剂量夹带足够的空气。
在牺牲剂存在下，空气％随Air 40剂量增加而预期地增加。因此，进一步证实，本发明的牺牲剂发挥其预期的功能：使空气夹带剂夹带常规量的空气，而其本身并不对空气夹带有显著贡献。
实施例18：乙二醇苯基醚(0.1wt％)对在B1粉煤灰∶PCA混凝土中以各种剂量的Air 40夹带空气的影响：具有4.7％LOI的B1粉煤灰(结果在表22中)。
表22
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.003 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 1.8 | ||
| 2 | 0.006 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 1.6 | ||
| 3 | 0.009 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 2.6 | ||
| 4 | 0.003 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 3.0 | ||
| 5 | 0.006 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 3.7 | ||
| 6 | 0.009 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.5 |
观察结果：
对于这个相对高LOI的粉煤灰，仅通过Air 40夹带的空气％在监测的所有剂量下均较低(2.6％)。
在乙二醇苯基醚存在下，空气％随空气夹带剂剂量的增加而增加，接近约5％。
实施例19：乙二醇苯基醚(变化的剂量)对用Air 40(0.003wt％)在B1粉煤灰∶PCA混凝土中夹带空气的影响；具有4.7％LOI的B1粉煤灰(结果在表23中)。
表23
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.003 | 0.000 | 0.00 | PCA | 5.5 | |||||
| 2 | 0.003 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 1.0 | ||
| 3 | 0.003 | 0.050 | 0.05 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 2.9 | ||
| 4 | 0.003 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 2.7 | ||
| 5 | 0.003 | 0.150 | 0.15 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 3.6 | ||
| 6 | 0.003 | 0.200 | 0.20 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 5.3 | ||
| 7 | 0.003 | 0.250 | 0.25 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 5.6 |
观察结果：
具有高碳粉煤灰通过常规Air 40夹带的空气％被显著抑制(比较第1和2行)。
加入增加剂量的乙二醇苯基醚(第3-7行)导致空气％的显著增加并导致接近6～8vol％的恢复水平；这种上限出于实践的原因是特别重要的，因为可确保当乙二醇苯基醚过剂量时防止过量的空气。
实施例20：乙二醇苯基醚(变化的剂量)对用Air 40(0.007wt％)在B1粉煤灰∶PCA混凝土中夹带空气的影响；具有4.7％LOI的B1粉煤灰(结果在表24中)。
表24
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.007 | 0.000 | 0.00 | PCA | 9.0 | |||||
| 2 | 0.007 | 0.017 | 0.02 | PCA | 8.7 | |||||
| 3 | 0.007 | 0.100 | 0.10 | PCA | 9.5 | |||||
| 4 | 0.007 | 0.200 | 0.20 | PCA | 10.0 | |||||
| 5 | 0.007 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 2.4 | ||
| 6 | 0.007 | 0.017 | 0.02 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.0 | ||
| 7 | 0.007 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 5.7 | ||
| 8 | 0.007 | 0.200 | 0.20 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 8.0 |
观察结果：
用较高剂量Air 40(与前面的实施例相比)获得的数据显示：
在仅含水泥的混凝土中，夹带的空气％受增高剂量的乙二醇苯基醚(第1至4行)的影响不明显。
即使在这较高的Air 40剂量下，在高LOI粉煤灰中夹带的空气％也保持在低量(第5行)。
在粉煤灰混凝土中，乙二醇苯基醚的增加剂量允许的空气夹带量接近在仅含水泥的混凝土中空气夹带量的水平(第5-8行)。
实施例21：二异丙基萘磺酸钠和乙二醇苯基醚以固定的1∶3比例，在改变总剂量下对用Air 40(变化的浓度)在B1粉煤灰∶PCA混凝土中夹带空气的影响；具有不同LOI的B1粉煤灰(结果在表25中)。
表25
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 1.2 | |
| 2 | 0.004 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 1.7 | |
| 3 | 0.008 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 3.7 | |
| 4 | 0.012 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 5.3 | |
| 5 | 0.000 | 0.012 | 0.035 | 0.05 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 4.3 |
| 6 | 0.004 | 0.012 | 0.035 | 0.05 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 5.8 |
| 7 | 0.008 | 0.012 | 0.035 | 0.05 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 7.8 |
| 8 | 0.012 | 0.012 | 0.035 | 0.05 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 8.0 |
| 9 | 0.000 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 4.3 |
| 10 | 0.004 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 6.2 |
| 11 | 0.008 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 9.0 |
| 12 | 0.012 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 2.1 | 8.5 |
观察结果：
在固定比例的二异丙基萘磺酸钠/乙二醇苯基醚(1/3)和实际的总牺牲剂剂量(0.05～0.07％)下，不管粉煤灰LOI值如何(2.1、3.7和5.7％)，夹带的空气％随Air 40剂量增加平稳变化。
并且，过剂量的牺牲剂组合(第10-12)不导致过量的空气含量。
本发明的一个重要发现是本发明牺牲剂适当的组合和剂量可以使粉煤灰-混凝土的空气夹带行为正常化，而不管粉煤灰的碳含量如何。
实施例22：二异丙基萘磺酸钠和乙二醇苯基醚在各种比例和总剂量下对用Air 40(0.008wt％)在B1粉煤灰∶PCA混凝土中夹带空气的影响；具有4.7％LOI的B1粉煤灰(结果在表26中)。
表26(结果示于图3)
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.008 | 0 | 0 | 0 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 8.5 | |
| 2 | 0.008 | 0 | 0 | 0 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 2.5 | |
| 3 | 0.008 | 0 | 0.035 | 0.035 | 0 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.4 |
| 4 | 0.008 | 0.012 | 0.035 | 0.047 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 6 |
| 5 | 0.008 | 0.018 | 0.035 | 0.053 | 1/2 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 6.5 |
| 6 | 0.008 | 0.035 | 0.035 | 0.07 | 1/1 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 6.5 |
| 7 | 0.008 | 0.070 | 0.035 | 0.11 | 2/1 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 5.5 |
| 8 | 0.008 | 0.105 | 0.035 | 0.14 | 3/1 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.6 |
| 9 | 0.008 | 0 | 0.050 | 0.05 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 5 | |
| 10 | 0.008 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 7.2 |
| 11 | 0.008 | 0.025 | 0.050 | 0.08 | 1/2 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 7.4 |
| 12 | 0.008 | 0.050 | 0.050 | 0.10 | 1/1 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 5.9 |
| 13 | 0.008 | 0.100 | 0.050 | 0.15 | 2/1 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.3 |
| 14 | 0.008 | 0.150 | 0.050 | 0.20 | 3 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 3.9 |
观察结果：
获得的空气％值显示：增加ND剂量导致空气含量增加，但当加入过量剂量的二异丙基萘磺酸钠时空气含量变平稳且甚至再次下降(作为本发明的益处，再次与常规AEA区别，对于常规的AEA，其过量加入，空气含量将连续升高的)。
在乙二醇苯基醚固定剂量下，将二异丙基萘磺酸钠的剂量升至高值导致在这些混合物中夹带的空气量轻微降低(第1-3行和第5-8行)；这说明二异丙基萘磺酸钠并不起相当于通常意义的空气夹带剂的作用。
另一重要发现是本发明的牺牲剂当过剂量使用时，不导致过量的空气夹带，这是空气夹带性能可预期性的一个重要特性。
实施例23：二异丙基萘磺酸钠和乙二醇甲基醚(EGME)在各种比例和总剂量下对用Air 40(0.008wt％)在B1粉煤灰∶PCA混凝土中夹带空气的影响；具有4.7％LOI的B1粉煤灰(表27中的结果)。
表27
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.008 | 0.000 | 0.000 | 0.00 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 2.3 | |
| 2 | 0.008 | 0.000 | 0.035 | 0.04 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.0 | |
| 3 | 0.008 | 0.012 | 0.035 | 0.05 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 6.2 |
| 4 | 0.008 | 0.018 | 0.035 | 0.05 | 1/2 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 7.5 |
| 5 | 0.008 | 0.035 | 0.035 | 0.07 | 1 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 7.4 |
| 6 | 0.008 | 0.000 | 0.050 | 0.05 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.2 | |
| 7 | 0.008 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 6.6 |
| 8 | 0.008 | 0.025 | 0.050 | 0.08 | 1/2 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 7.1 |
| 9 | 0.008 | 0.050 | 0.050 | 0.10 | 1 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 6.6 |
| 10 | 0.008 | 0.025 | 0.075 | 0.10 | 1/3 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 6.7 |
| 11 | 0.008 | 0.038 | 0.075 | 0.11 | 1/2 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 6.8 |
| 12 | 0.008 | 0.075 | 0.075 | 0.15 | 1 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.8 |
观察结果：
通过Air 40在各种比例和总剂量的牺牲剂组合二异丙基萘磺酸钠/乙二醇甲基醚下夹带的空气％在大多数情况下显示足够的混凝土空气量(5～7％)。
在过剂量(如第12行)下，空气％正如前面用二异丙基萘磺酸钠/乙二醇甲基醚观察的(表26)有轻微的减少；这再次说明不存在有害的过剂量效果。
这些结果证实乙二醇甲基醚也可在粉煤灰混凝土中用作牺牲剂的一部分。
涉及牺牲剂在具有其它粉煤灰和其它水泥的混凝土中
对空气夹带的影响的结果
下面的实施例是为证实最优选的SA在含粉煤灰和水泥的其它组合的混合物中的可应用性的扩展研究。
实施例24：二异丙基萘磺酸钠(0.0016wt％)和乙二醇苯基醚在各种剂量下对用Air 40(0.005％)在H2粉煤灰∶PCC混凝土中的空气夹带的影响；含3.6和4.9％LOI的粉煤灰(结果在表28中)。
表28(结果示于图4)
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.005 | 0.0000 | 0.000 | 0 | PCC | 8.0 | ||||
| 2 | 0.005 | 0.0000 | 0.000 | 0 | PCC | H2 | 25 | 3.6 | 3.8 | |
| 3 | 0.005 | 0.0016 | 0.000 | 0.002 | PCC | H2 | 25 | 3.6 | 3.8 | |
| 4 | 0.005 | 0.0016 | 0.025 | 0.03 | 1/16 | PCC | H2 | 25 | 3.6 | 7.0 |
| 5 | 0.005 | 0.0016 | 0.050 | 0.07 | 1/31 | PCC | H2 | 25 | 3.6 | 7.0 |
| 6 | 0.005 | 0.0016 | 0.075 | 0.10 | 1/47 | PCC | H2 | 25 | 3.6 | 7.8 |
| 7 | 0.005 | 0.0000 | 0.000 | 0 | PCC | H2 | 25 | 4.9 | 2.5 | |
| 8 | 0.005 | 0.0016 | 0.000 | 0.002 | PCC | H2 | 25 | 4.9 | 2.5 | |
| 9 | 0.005 | 0.0016 | 0.025 | 0.03 | 1/16 | PCC | H2 | 25 | 4.9 | 5.3 |
| 10 | 0.005 | 0.0016 | 0.050 | 0.07 | 1/31 | PCC | H2 | 25 | 4.9 | 5.5 |
| 11 | 0.005 | 0.0016 | 0.075 | 0.10 | 1/47 | PCC | H2 | 25 | 4.9 | 5.4 |
观察结果：
在此特定情况下，使用非常低的ND∶EGPE比例和中等总剂量的组合的牺牲剂，空气夹带提高至接近′正常′(无粉煤灰)水平。
实施例25：二异丙基萘磺酸钠和乙二醇苯基醚在固定1∶3比例和变化的总剂量下对用Air 40(0.012wt％)在B1粉煤灰∶PCC混凝土中夹带空气的影响；含四种不同LOI的B1粉煤灰(结果在表29中)。
表29(结果示于图5中)
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.012 | 0.000 | 0.000 | 0 | PCC | 9.0 | ||||
| 2 | 0.012 | 0.000 | 0.000 | 0 | PCC | B1 | 25 | 2.06 | 5.5 | |
| 3 | 0.012 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 2.06 | 8.2 |
| 4 | 0.012 | 0.017 | 0.05 | 0.07 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 2.06 | 8.0 |
| 5 | 0.012 | 0.025 | 0.075 | 0.10 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 2.06 | 7.6 |
| 7 | 0.012 | 0.000 | 0.000 | 0 | PCC | B1 | 25 | 3.70 | 3.8 | |
| 8 | 0.012 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 3.70 | 6.7 |
| 9 | 0.012 | 0.017 | 0.05 | 0.07 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 3.70 | 8.0 |
| 10 | 0.012 | 0.025 | 0.075 | 0.10 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 3.70 | 7.1 |
| 12 | 0.012 | 0.000 | 0.000 | 0 | PCC | B1 | 25 | 4.70 | 3.2 | |
| 13 | 0.012 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 4.70 | 7.0 |
| 14 | 0.012 | 0.017 | 0.05 | 0.07 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 4.70 | 7.6 |
| 15 | 0.012 | 0.025 | 0.075 | 0.10 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 4.70 | 7.6 |
| 17 | 0.012 | 0.000 | 0.000 | 0 | PCC | B1 | 25 | 5.74 | 3.0 | |
| 18 | 0.012 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 5.74 | 7.3 |
| 19 | 0.012 | 0.017 | 0.05 | 0.07 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 5.74 | 8.0 |
| 20 | 0.012 | 0.025 | 0.075 | 0.10 | 1/3 | PCC | B1 | 25 | 5.74 | 7.6 |
观察结果：
在这一系列的试验中，空气夹带剂的剂量高，这样在仅含水泥的混凝土中空气％值也高(9％)，
FA-水泥混凝土中夹带的空气％在不存在牺牲剂下与LOI不相关。
无论LOI％(2.06、3.7、4.7或5.74)如何，相对低剂量的牺牲剂组合(0.075wt％)产生的空气夹带％值可与仅含水泥的混凝土的空气夹带％值相比。
实施例26：二异丙基萘磺酸钠和乙二醇苯基醚在固定1∶3比例和变化的总剂量下对用Air 40(0.005wt％)在E1粉煤灰∶PCC混凝土中夹带空气的影响；含两种不同LOI的E1粉煤灰(结果在表30中)。
表30(结果示于图6)
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.005 | 0.000 | 0.000 | 0 | PCC | 7.9 | ||||
| 2 | 0.005 | 0.000 | 0.000 | 0 | PCC | E1 | 25 | 1.28 | 1.3 | |
| 3 | 0.005 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | E1 | 25 | 1.28 | 4.9 |
| 4 | 0.005 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCC | E1 | 25 | 1.28 | 7.4 |
| 5 | 0.005 | 0.025 | 0.075 | 0.10 | 1/3 | PCC | E1 | 25 | 1.28 | 8.0 |
| 6 | 0.005 | 0.000 | 0.000 | 0 | PCC | E1 | 25 | 2.29 | 0.9 | |
| 7 | 0.005 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | E1 | 25 | 2.29 | 2.6 |
| 8 | 0.005 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCC | E1 | 25 | 2.29 | 5.4 |
| 9 | 0.005 | 0.025 | 0.075 | 0.10 | 1/3 | PCC | F1 | 25 | 2.29 | 7.0 |
观察结果：
尽管这些FA的LOI值相当低，但却在混凝土中(7.9％至约1％)使空气％急剧减少(从7.9％降至约1％)。
在存在增加剂量的ND/EGPE组合下，空气％值增加到接近仅含水泥的混凝土的空气％值。
实施例27：二异丙基萘磺酸钠和乙二醇苯基醚在固定1∶3比例和变化的总剂量下对用Air 40(变化的剂量)在C1粉煤灰∶PCC混凝土中夹带空气的影响；含0.62％LOI的C1粉煤灰(结果在表31中)。
表31(结果示于图7)
| 行 | Air40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.003 | 0.00 | PCC | 7.4 | ||||||
| 2 | 0.003 | 0.00 | PCC | C1 | 25 | 0.62 | 2.7 | |||
| 3 | 0.003 | 0.012 | 0.035 | 0.05 | 1/3 | PCC | C1 | 25 | 0.62 | 5.8 |
| 4 | 0.003 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCC | C1 | 25 | 0.62 | 6.5 |
| 5 | 0.003 | 0.00 | PCC | 6.0 | ||||||
| 6 | 0.007 | 0.00 | PCC | 8.7 | ||||||
| 7 | 0.012 | 0.00 | PCC | 9.4 | ||||||
| 8 | 0.000 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | C1 | 25 | 0.62 | 4.5 |
| 9 | 0.004 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | C1 | 25 | 0.62 | 5.5 |
| 10 | 0.008 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | C1 | 25 | 0.62 | 8.1 |
| 11 | 0.012 | 0.008 | 0.025 | 0.03 | 1/3 | PCC | C1 | 25 | 0.62 | 9.2 |
观察结果：
对于这种特定的粉煤灰，尽管其LOI值相当低，所夹带的空气％被显著抑制(第1～2行)。
以固定比例(1/3)加入增加量的二异丙基萘磺酸钠和乙二醇苯基醚，可恢复足够的夹带空气量(第3～4行)。
如实践中所期望的，当二异丙基萘磺酸钠/乙二醇苯基醚的含量固定时，提高Air 40的剂量也可随空气夹带剂剂量的增加而产生平稳增加的夹带的空气(第8～11行)；后者的增加可与相同条件下在仅含水泥的混凝土中夹带的空气匹配(第5～7行)。
涉及在有意加入了活性炭的粉煤灰存在下牺牲剂的性能的结果
下面的实施例显示通过加入活性炭有意增加粉煤灰碳含量的效果；所加入的活性炭可与原存在于粉煤灰中的碳类似，或可不类似。
在下面描述的参照试验中，使用的活性炭为DARCO FGD，购自NoritAmericas Inc。这是特别为除去煅烧炉烟道气体发射流中的重金属和其它污染物而制造的基于褐煤的活性炭。已报道，其可有效用于除去煤燃烧气流中的水银。所用材料的95％可通过325目分子筛，具有比表面积为600m2/g和碘值为600g/mg的特征。
实施例28：二异丙基萘磺酸钠和乙二醇苯基醚在固定的1∶3的比例和总剂量(0.07wt％)下，在含按粉煤灰计加入0.5和1wt％活性炭的C1粉煤灰∶PCC混凝土中，对用Air 40(0.004wt％)夹带空气的影响；含0.18％LOI的C1粉煤灰(结果在表32中)。
表32
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | FA | FA | LOI | 空气 | 活性炭/FA |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.004 | 0.00 | PCC | C1 | 25 | 0.18 | 5.7 | 无 | |||
| 2 | 0.004 | 0.00 | PCC | C1 | 25 | 0.18 | 1.0 | 0.50 | |||
| 3 | 0.004 | 0.00 | PCC | C1 | 25 | 0.18 | 0.8 | 1.00 | |||
| 4 | 0.004 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCC | C1 | 25 | 0.18 | 7.0 | 0.50 |
| 5 | 0.004 | 0.017 | 0.050 | 0.07 | 1/3 | PCC | C1 | 25 | 0.18 | 5.7 | 1.00 |
观察结果：
将少量活性炭加入含低LOI粉煤灰的混凝土中可显著抑制被Air 40夹带的空气量(第1～3行)。
加入二异丙基萘磺酸钠/乙二醇苯基醚组合后使空气夹带恢复至正常水平。
涉及加入方式对牺牲剂性能影响的结果
在前面的实施例中，在混凝土配料工艺中，牺牲剂是与空气夹带剂一起加入的。下面的数据涉及加入牺牲剂的另一方式。
实施例29：比较当牺牲剂在配料时加入或在与粉煤灰预混后加入的情况下，在B1粉煤灰∶PCA混凝土中通过Air 30或Air 40(变化的剂量)和乙二醇苯基醚(0.01wt％)夹带的空气；具有4.7％LOI的B1粉煤灰(结果在表33中)。
表33
| 行 | Air 30 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.006 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 11.4 | ||
| 2* | 0.006 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 10.0 |
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.003 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 2.7 | ||
| 2 | 0.003 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 2.9 | ||
| 3 | 0.008 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.9 | ||
| 4 | 0.008 | 0.100 | 0.10 | PCA | B1 | 25 | 4.7 | 4.7 |
(*)牺牲剂与粉煤灰预混合
观察结果：
当在混凝土配料之前将乙二醇苯基醚预混入粉煤灰材料中，对于两类常用空气夹带剂二者，观察的空气％可与同时加入乙二醇苯基醚观察的结果均相匹配(对比第1和2*行、第3和4*行)。
对两类常用空气夹带剂Air 30和Air 40进行相同的观察。
实施例30：对比在混凝土混合期间或混凝土混合后加入的牺牲剂的结果。牺牲剂组合为二异丙基萘磺酸钠∶乙二醇苯基醚，以1∶15的比例和变化的总剂量；H2粉煤灰∶PCC混凝土；具有3.96％或5.7％LOI的H2粉煤灰(结果在表34中)。
表34
| 行 | Air 40 | ND | EGPE | 总SA | ND/EGPE | 水泥 | 粉煤灰 | 粉煤灰 | LOI | 空气 |
| ％CM | ％CM | ％CM | ％CM | ％ | ％ | ％ | ||||
| 1 | 0.005 | 0.000 | PCC | H2 | 25 | 3.96 | 2.4 | |||
| 2* | 0.005 | 0.0017 | 0.025 | 0.027 | 1/15 | PCC | H2 | 25 | 3.96 | 4.5 |
| 3** | 0.005 | 0.0017 | 0.025 | 0.027 | 1/15 | PCC | H2 | 25 | 3.96 | 5.6 |
| 4 | 0.005 | 0.000 | PCC | H2 | 25 | 5.70 | 1.9 | |||
| 5* | 0.005 | 0.0033 | 0.050 | 0.053 | 1/15 | PCC | H2 | 25 | 5.70 | 4.4 |
| 6** | 0.005 | 0.0033 | 0.050 | 0.053 | 1/15 | PCC | H2 | 25 | 5.70 | 5.1 |
(*)：在用Air 40制备混凝土后0～15分钟内加入牺牲剂
(**)：在混合操作期间将牺牲剂与Air 40一起加入。
观察结果：
对比1～3行或4～6行显示：当在混凝土混合操作完成之后加入牺牲剂，该牺牲剂对于提高粉煤灰混凝土中的空气夹带有效。在此情况下，获得的空气％比牺牲剂和空气夹带剂同时加入时稍低。
因此，本发明的牺牲剂可在混凝土制造工艺的各个时期加入，即：在制备混凝土之前与粉煤灰预混，混凝土配料工艺期间，加入空气夹带剂之前，与空气夹带剂一起加入，或当混凝土混合完成后在空气夹带剂之后加入。
涉及在有和无牺牲剂下制备的粉煤灰混凝土中气泡体系的结果
在混凝土中夹带的空气的一个重要方面是其在浆料中的分布。由美国混凝土研究所(American Concrete Institute(ACI))或ASTM定义的标准混凝土实践中提供了对“泡”尺寸、尺寸分布、表面积等的具体要求。在有和无牺牲剂下的加气混凝土中获得的气泡的标准参数在表35中给出。
实施例31：对几种粉煤灰混凝土的气泡体系岩相分析结果(结果在表35中)。
表35
| ACI/ASTM说明书 | ||||||||
| 粉煤灰 | 无 | B1 | B1 | B2 | B2 | H2 | H2 | |
| 粉煤灰LOI(％) | NA | 5.7 | 5.7 | 1.8 | 4.8 | 2.7 | 4.9 | |
| Air 40剂量(％CM) | 0.003 | 0.012 | 0.005 | 0.007 | 0.007 | 0.005 | 0.005 | |
| EGPE(总％CM) | 0 | 0 | 0.05 | 0 | 0.075 | 0 | 0.05 | |
| ND(总％CM) | 0 | 0 | 0.13 | 0 | 0.025 | 0 | 0.0016 | |
| 新鲜空气含量(％) | 6.0 | 5.9 | 6.3 | 6.0 | 6.0 | 5.2 | 5.5 | |
| 空气含量(％) | 7.37 | 7.78 | 6.73 | 8.54 | 6.27 | 5.17 | 6.06 | --- |
| 空隙频率(in.-1) | 12.77 | 12.43 | 10.35 | 15.13 | 10.24 | 10.42 | 11.05 | 最小8 |
| 浆料/空气比 | 3.10 | 2.58 | 3.22 | 2.73 | 4.01 | 4.16 | 3.97 | 最大10 |
| 平均弦长度(in.) | 0.006 | 0.006 | 0.007 | 0.006 | 0.006 | 0.005 | 0.005 | --- |
| 比表面积(in.-1) | 693 | 639 | 615 | 709 | 653 | 807 | 729 | 最小600 |
| 空间因子(in.) | 0.004 | 0.004 | 0.005 | 0.004 | 0.006 | 0.005 | 0.005 | 最大0.008 |
| 浆料含量(％) | 22.87 | 20.04 | 21.67 | 23.28 | 25.14 | 21.49 | 24.04 | --- |
| 粗聚集体(％) | 42.84 | 45.87 | 49.51 | 37.67 | 38.91 | 44.01 | 41.94 | --- |
| 细聚集体(％) | 26.93 | 26.31 | 22.09 | 30.51 | 29.68 | 29.34 | 27.96 | --- |
| 横向面积(in.2) | 14.9 | 14.9 | 14.0 | 14.9 | 14.9 | 14.9 | 14.9 | 11 |
| 横向长度(in.) | 94.4 | 94.4 | 92.7 | 94.4 | 94.4 | 94.4 | 94.4 | 90 |
| 计算的总点 | 1452 | 1452 | 1426 | 1452 | 1452 | 1452 | 1452 | 1350 |
| 放大 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 65 | 50 |
观察结果：
加入牺牲剂组合二异丙基萘磺酸钠/乙二醇苯基醚对混凝土中的气泡没有明显影响。
涉及第二种试验方案的实施例
实施例32
选取广泛的各种化合物作为潜在的可用牺牲剂，并通过上面描述第二种方案评估。对试验的104种化学品获得的结果收集在表36中，并对相关的化合物以种类进行分组；如醇、多元醇、醚等；表36中的条目在下面解释，这些记录中的一些条目以图8进行说明。
·栏1：作为潜在牺牲剂试验的化合物的化学名称
·栏2：通过候选牺牲剂以0.1wt％的浓度在波特兰水泥浆料中夹带的空气量(图8中的′A′)。
·栏3：通过0.0125wt％的DDBS在FA/水泥浆料中，在0.05wt％候选牺牲剂存在下夹带的空气
·栏4：通过0.0125wt％的DDBS在FA/水泥浆料中，在0.10wt％候选牺牲剂存在下夹带的空气
·栏5：牺牲剂总体等级指数(在下面描述)。
·栏6：候选牺牲剂的亲水-亲油平衡(HLB)值(下面给出HLB数据的来源和重要性)
·栏7：牺牲剂的油(辛醇)/水分配系数的对数值(下面给出数据的来源和重要性)。
表36：对各种候选牺牲剂进行相对评估的来自浆料的空气试验方案的数据
| 醇 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 甲醇 | 0.6 | 1.9 | 2.2 | 0 | 7.5 | -0.63 |
| 乙醇 | 1.5 | 3.1 | 3.3 | 0 | 7.0 | -0.14 |
| 正丙醇 | 2.0 | 3.5 | 4.4 | 1 | 6.5 | 0.35 |
| 异丙醇 | 2.4 | 3.7 | 4.1 | 1 | 6.5 | 0.28 |
| 1-丁醇 | 1.2 | 5.9 | 6.5 | 4 | 6.0 | 0.84 |
| 2-丁醇 | 1.4 | 6.0 | 6.6 | 4 | 6.0 | 0.77 |
| 叔丁醇 | 0.8 | 6.3 | 7.0 | 4 | 6.0 | 0.73 |
| 1-戊醇 | 0.9 | 4.9 | 4.7 | 3 | 5.6 | 1.33 |
| 3-戊醇 | 0.5 | 6.1 | 6.3 | 4 | 5.6 | 1.26 |
| 新戊醇 | 0.8 | 4.9 | 4.7 | 3 | 5.6 | 1.22 |
| 己醇 | 0.0 | 4.2 | 2.7 | 1 | 5.1 | 1.82 |
| 1-辛醇 | 0.0 | 2.1 | 1.4 | 0 | 4.1 | 2.81 |
| 1-癸醇 | 0.0 | 2.1 | 1.7 | 0 | 3.2 | 3.79 |
| 苄醇 | 0.6 | 4.1 | 5.4 | 3 | 5.5 | 1.08 |
| 苯乙醇 | 0.7 | 4.5 | 5.5 | 3 | 5.1 | 1.57 |
| 多元醇，二醇 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 乙二醇 | 0.0 | 2.4 | 2.8 | 0 | 8.3 | -1.20 |
| 丙二醇 | 0.5 | 3.0 | 3.6 | 0 | 7.8 | -0.78 |
| 2，3-丁二醇 | 1.2 | 3.6 | 3.7 | 0 | 7.3 | -0.36 |
| 甘油 | 0.1 | n.a. | 2.3 | 2 | 9.1 | -1.65 |
| 肌醇 | 0.1 | 2.1 | 2.1 | 0 | 11.9 | -2.08 |
| 山梨醇 | 0.5 | 2.2 | 4.2 | 1 | 11.6 | -3.01 |
| 醚 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 乙二醇甲基醚 | 0.7 | 3.3 | 4.3 | 1 | 8.2 | -0.91 |
| 乙二醇乙基醚 | 1.2 | 5.0 | 6.8 | 4 | 7.3 | -0.42 |
| 乙二醇正丙基醚 | 1.4 | 7.4 | 7.4 | 4 | 6.9 | 0.08 |
| 乙二醇正丁基醚 | 2.0 | 8.8 | 9.5 | 4 | 6.4 | 0.57 |
| 乙二醇异丁基醚 | 1.7 | 8.8 | 9.5 | 4 | 6.0 | 0.49 |
| 乙二醇苯基醚 | 1.5 | 6.9 | 8.1 | 4 | 5.4 | 1.10 |
| 丙二醇苯基醚 | 1.0 | 7.2 | 6.7 | 4 | 4.9 | 1.52 |
| 二丙二醇单甲基醚 | 1.1 | 8.7 | 9.7 | 4 | 7.2 | -0.35 |
| 二甘醇丁基醚 | 2.7 | 9.9 | 11.2 | 4 | 6.7 | 0.29 |
| 乙二醇二甲基醚 | 1.5 | 4.9 | 5.8 | 4 | 7.3 | -0.21 |
| 对甲氧基苯 | 0.7 | 4.7 | 4.0 | 2 | 6.5 | 2.15 |
| 酯 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 丙酸甲酯 | 0.2 | 2.7 | 3.5 | 0 | 7.5 | 0.86 |
| 丁酸甲酯 | 0.0 | 4.8 | 2.2 | 2 | 5.1 | 3.32 |
| 月桂酸甲酯 | 1.0 | 4.6 | 2.8 | 1 | 3.2 | 5.28 |
| 棕榈酸甲酯 | 2.5 | 5.3 | 3.4 | 2 | 1.3 | 7.25 |
| 油酸甲酯 | 0.5 | 5.1 | 2.7 | 2 | 0.5 | 8.02 |
| 乙酸乙酯 | 0.8 | 3.2 | 3.3 | 0 | 7.5 | 0.86 |
| E.G.单乙基醚乙酸酯 | 0.0 | 4.7 | 4.7 | 2 | 7.7 | 0.59 |
| 丙酸乙酯 | 0.9 | 4.9 | 4.6 | 3 | 7.0 | 1.36 |
| 丁酸乙酯 | 0.7 | 5.2 | 4.3 | 3 | 6.5 | 1.85 |
| 己酸乙酯 | 0.0 | 4.3 | 2.4 | 1 | 5.6 | 2.83 |
| 邻苯二甲酸N-丁酯 | 0.0 | 2.2 | 2.1 | 0 | 5.0 | 4.61 |
| 丙二酸二甲酯 | 0.2 | 2.5 | 2.6 | 0 | 9.8 | -0.09 |
| 土温20(POE(20)单月桂酸山梨醇酯) | 2.6 | 9.2 | 8.5 | 4 | 16.7 | -3.4 |
| 羧酸及其衍生物 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 己酸 | 2.4 | 5.1 | 4.9 | 4 | 6.5 | -1.76 |
| 油酸 | 2.1 | 2.2 | 1.9 | 0 | 1.0 | 3.92 |
| 己二酸 | 0.2 | 1.9 | 2.2 | 0 | 9.3 | -5.03 |
| 水杨酸钠 | 0.4 | 2.9 | 3.0 | 0 | 7.8 | -1.49 |
| 4-羟基苯甲酸 | 1.0 | 2.1 | 2.4 | 0 | 7.8 | -2.10 |
| 2，5-二羟基苯甲酸 | 0.0 | 1.9 | 1.6 | 0 | 9.2 | -1.97 |
| 苯乙酸 | 0.2 | 2.8 | 4.2 | 1 | 6.3 | -2.02 |
| 2-萘酸 | 1.3 | 3.2 | 4.2 | 1 | 5.2 | -1.09 |
(*)钠盐
| 芳族磺酸盐 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 4-羟基苯磺酸 | 0.1 | 2.1 | 2.0 | 0 | 18.5 | -3.43 |
| 4-乙基苯磺酸 | 1.3 | 4.8 | 6.2 | 3 | 16.3 | -1.91 |
| 2-萘磺酸钠 | 1.0 | 4.4 | 5.3 | 3 | 15.2 | -1.78 |
| 对甲苯磺酸 | 0.7 | 3.9 | 5.1 | 3 | 16.4 | -2.40 |
| 2，6-萘二磺酸Na | 0.0 | 2.3 | 3.0 | 0 | 27.5 | -3.51 |
| 萘三磺酸钠 | 0.2 | 2.5 | 2.5 | 0 | 39.7 | -5.25 |
| 4，5-二羟基萘-2，7-二磺酸，二钠盐 | 0.0 | 2.0 | 2.5 | 0 | 29.9 | -4.48 |
| 4-氨基-3-羟基萘磺酸钠 | 0.4 | 3.1 | 2.9 | 0 | 26.0 | -3.17 |
| 甲基萘磺酸钠 | 7.3 | 6.0 | 8.8 | 4 | 15.1 | -1.23 |
| 胺 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 三乙胺 | 0.5 | 5.2 | 5.1 | 4 | 12.8 | 1.51 |
| 三丙基胺 | 0.3 | 2.6 | 2.4 | 0 | 11.4 | 2.99 |
| 正丁基胺 | 1.2 | 5.7 | 8.1 | 4 | 13.5 | 0.83 |
| 苯胺(苯基胺) | 1.7 | 3.7 | 5.6 | 2 | 13.5 | 1.08 |
| 苄胺 | 1.1 | 4.5 | 6.1 | 3 | 12.0 | 1.07 |
| 醇胺 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 二-乙醇胺 | 0.3 | 2.7 | 2.6 | 0 | 16.5 | -1.71 |
| 三-乙醇胺 | 0.6 | 2.5 | 3.1 | 0 | 16.7 | -2.48 |
| 2-(2-氨基乙氧基)乙醇 | 0.5 | 3.1 | 3.9 | 1 | 16.1 | -1.89 |
| 二异丙醇胺 | 1.1 | 4.6 | 5.5 | 3 | 15.6 | -0.88 |
| 三异丙醇胺 | 1.3 | 5.6 | 7.6 | 4 | 15.5 | -1.22 |
| 2，3-二氨基丙酸单盐酸盐 | 0.3 | 1.7 | 1.9 | 0 | 26.7 | -4.46 |
| 酰胺 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 脲 | 0.1 | n.a. | 2.0 | 2 | 25.2 | -1.56 |
| 二甲基脲 | 0.5 | n.a. | 2.9 | 2 | 24.4 | -0.62 |
| 正丁基脲 | 2.1 | 53 | 7.5 | 4 | 23.4 | 0.38 |
| 铵盐 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 氢氧化四甲基铵 | 0.1 | 2.5 | 2.9 | 0 | 14.9 | -2.47 |
| 氢氧化四乙基铵 | 0.1 | 2.3 | 3.0 | 0 | 13.0 | -0.51 |
| 氢氧化四丙基铵 | 0.6 | 3.9 | 4.8 | 3 | 11.1 | 1.45 |
| 氯化四丁基铵 | 0.6 | 4.9 | 4.1 | 3 | n.a. | 1.71 |
| 氢氧化苄基三甲基铵 | 1.0 | 2.3 | 3.0 | 0 | 11.9 | -0.77 |
| 聚二醇 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 三甘醇 | 0.9 | 3.1 | 4.1 | 1 | 9.0 | -1.75 |
| 聚乙二醇200 | 0.9 | 4.3 | 5.7 | 3 | 9.3 | -2.02 |
| 聚乙二醇400 | 1.0 | 8.1 | 9.6 | 4 | 11.1 | -3.26 |
| 聚乙二醇2000 | 2.1 | 10.2 | 11.5 | 4 | n.a. | n.a. |
| 三丙二醇 | 1.6 | 7.8 | 9.2 | 4 | 7.6 | -0.50 |
| 聚丙二醇425 | 0.8 | 9.7 | 11.2 | 4 | 7.0 | 0.08 |
| 聚丙二醇2200 | 0.0 | 1.5 | 1.0 | 0 | 3.2 | 4.37 |
| 聚(乙二醇-无规-丙二醇)2500 | 2.3 | 9.8 | 12.2 | 4 | n.a. | n.a. |
| PE0-PPO 0.33∶1三嵌段高聚物 | 1.7 | 3.1 | 3.0 | 0 | n.a. | 3.25 |
| 磷酸盐 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 磷酸二钠 | 0.0 | 2.1 | 2.3 | 0 | n.a. | -5.80 |
| 二甲基磷酸钠 | 1.3 | 2.5 | 2.7 | 0 | n.a. | -0.66 |
| 三聚磷酸钠 | 0.2 | 2.2 | 1.9 | 0 | n.a. | -13.26 |
| 杂类 | PCA+0.1％SA | B1+0.0125％DDBS+0.05％SA | B1+0.0125％DDBS+0.1％SA | SA等级(0-4) | HLB | LogKow |
| 2-丁酮(甲乙酮) | 0.3 | 3.7 | 4.1 | 1 | 6.2 | 0.26 |
| 甲基异丁基酮(MIBK) | 0.3 | 5.6 | 3.9 | 2 | 5.2 | 1.16 |
| 二甲亚砜 | 0.0 | 2.5 | 3.1 | 0 | n.a. | -1.22 |
| 碳酸乙二醇酯 | 0.0 | 2.5 | 1.9 | 0 | 19.8 | -0.34 |
| 碳酸丙二醇酯 | 0.4 | 2.5 | 2.9 | 0 | 18.9 | 0.08 |
| 乙腈 | 0.5 | 2.3 | 2.5 | 0 | n.a. | -0.15 |
| 丁醛 | 0.0 | 4.0 | 4.0 | 2 | 6.4 | 0.82 |
| 1-甲基-2-吡咯烷酮 | 1.9 | 3.6 | 3.8 | 0 | 15.1 | -0.10 |
| 1-乙基-2-吡咯烷酮 | 2.5 | 4.3 | 5.6 | 3 | 14.6 | 0.38 |
| n-乙基-2-吡咯烷酮 | 2.8 | 3.7 | 4.3 | 1 | 14.9 | 0.25 |
| α-蒎烯 | 0.4 | 2.4 | 2.9 | 0 | 2.5 | 4.27 |
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上面参考文献公开的内容这里引入作为参考。
Claims (94)
1.一种生产含粉煤灰的空气夹带水泥质混合物的方法，包括如下步骤：
形成包括水、水泥、粉煤灰和空气夹带剂的水泥质混合物，并将空气夹带入该混合物中；
其中该水泥质混合物中还包括一定量的牺牲剂，所述牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，当其以所述量存在于水泥质混合物中时，至少部分抵消所述粉煤灰的组分对所述空气夹带剂的空气夹带活性的有害影响，以所述量存在的牺牲剂在水泥质混合物中引起低于2％体积的额外的空气夹带。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂的量超过用于抵消粉煤灰的所述组分的有害影响所需的量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述粉煤灰的来源或批次，在所述组分的含量上，所述粉煤灰可从最小含量至最大含量变化，并且当以最大含量存在时，其中至少一种牺牲剂的所述量超过用于抵消所述粉煤灰组分的有害影响所需的量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂选自带有磺酸盐、羧酸盐或氨基官能团或所述基团的组合的芳香化合物，具有分子量2000Da或更低的二醇和二醇衍生物，以及其组合所组成的组中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂选自苄胺、1-萘甲酸钠、2-萘磺酸钠、二异丙基萘磺酸钠、异丙基苯磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、乙二醇苯基醚、乙二醇甲基醚、丁氧基乙醇、二甘醇丁基醚、二丙二醇甲基醚、聚乙二醇和1-苯基2-丙二醇及其组合所组成的组中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂是某类有机化学品中的成员，所述类选自醇、二醇、多元醇、醚、酯、羧酸、羧酸衍生物、芳族磺酸盐、胺、醇胺、酰胺、铵盐和聚二醇所组成的组中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述牺牲剂具有的LogKow值在-3至+2的范围内。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述牺牲剂具有的LogKow值在-2至+2的范围内。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述牺牲剂具有的HLB值在-5至20的范围内。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述牺牲剂具有的HLB值在-4至18的范围内。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述牺牲剂为具有不同HLB值的化合物的混合物，该混合物共同提供该牺牲剂具有的HLB值在所述-5至20的范围内。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂是选自正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、3-戊醇、新戊醇、己醇、苄醇和苯乙醇所组成组中的醇。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂是选自乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇异丁基醚、丙二醇苯基醚、二丙二醇单甲基醚、二甘醇丁基醚、乙二醇二甲基醚和对二甲氧基苯中的醚。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自辛酸甲酯、月桂酸甲酯、棕榈酸甲酯、油酸甲酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯和POE(20)脱水山梨糖醇单月桂酸酯所组成组中的酯。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自己酸、苯乙酸和2-萘酸所组成组中的羧酸。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自4-乙基苯磺酸、2-萘磺酸钠、对甲苯磺酸和甲基萘磺酸盐所组成组中的芳族磺酸盐。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自三乙胺、正丁基胺、苯胺和苄胺所组成组中的胺。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自2-(2-氨乙氧基)乙醇、二异丙醇胺和三异丙醇胺所组成组中的醇胺。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自脲、二甲基脲和正丁基脲所组成组中的酰胺。
20.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自氢氧化四丙基铵和氯化四丁基铵所组成组中的铵盐。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自三甘醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇2000、三丙二醇、聚丙二醇425和聚(乙二醇-无规-丙二醇)2500所组成组中的聚二醇。
22.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为选自2-丁酮、甲基异丁基酮、丁醛、1-乙基-2-吡咯烷酮和n-乙烯基-2-吡咯烷酮所组成组中的化合物。
23.根据权利要求1所述的方法，其中存在的牺牲剂为两种或多种化合物的混合物。
24.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为具有疏水亲油平衡值在-5至20范围内的化合物。
25.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为LogKow值在-3至+2范围内的化合物。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为LogKow值在-2至+2范围内的化合物。
27.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂是具有第二方案等级为1或更高的化合物。
28.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂是具有第二方案等级为2或更高的化合物。
29.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂是具有第二方案等级为3或更高的化合物。
30.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂是具有第二方案等级为4的化合物。
31.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂为乙二醇苯基醚和二异丙基萘磺酸钠的组合。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述乙二醇苯基醚与所述二异丙基萘磺酸钠的相对比例为相对重量比在1∶5至50∶1的范围内。
33.根据权利要求1所述的方法，其中在所述空气夹带剂与粉煤灰、水泥和水混合前将所述牺牲剂加入该空气夹带剂中。
34.根据权利要求1所述的方法，其中在所述粉煤灰与所述水泥、水和所述空气夹带剂混合前将所述牺牲剂加入该粉煤灰中。
35.根据权利要求32所述的方法，其中通过向所述粉煤灰上喷洒含所述牺牲剂的液体将所述牺牲剂加入所述粉煤灰中。
36.根据权利要求32所述的方法，其中通过将含牺牲剂的喷雾干燥的固体与所述粉煤灰混合将所述牺牲剂加入所述粉煤灰中。
37.根据权利要求1所述的方法，其中在粉煤灰、水泥、水和空气夹带剂已混合在一起后加入所述牺牲剂。
38.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂的量为所述粉煤灰重量的至少0.01％。
39.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂的量在所述粉煤灰重量的0.01至2.0％的范围内。
40.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂的量在所述粉煤灰重量的0.1至1.0％的范围内。
41.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂的量在包括所述粉煤灰的水泥质材料总重量的0.01％至0.5％的范围内。
42.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲剂的量为包括粉煤灰的水泥质材料总重量的0.01％至0.2％的范围内。
43.根据权利要求1所述的方法，其中将选自砂子、骨料、混凝土改性剂及其组合的附加的材料加入所述混合物中。
44.一种通过权利要求1所述的方法生产的空气夹带水泥质混合物。
45.一种通过凝固和硬化权利要求44的空气夹带水泥质混合物生产的水泥质材料硬化块。
46.一种空气夹带水泥质混合物，包含空气、水、水泥、粉煤灰、空气夹带剂和一定量的牺牲剂，所述牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，当以所述量存在于水泥质混合物中时，其至少部分抵消所述粉煤灰的组分对所述空气夹带剂的空气夹带活性的有害影响，在水泥质混合物中以所述量使用的该牺牲剂造成低于2％体积的额外的空气夹带。
47.一种夹带空气的硬化的水泥质块，包含空气、水、水泥、粉煤灰、空气夹带剂和一定量的牺牲剂，所述牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，当其以所述量存在于所述硬化块前体的水泥质混合物中时，其至少部分抵消所述粉煤灰的组分对所述空气夹带剂的空气夹带活性的有害影响，在水泥质混合物中以所述量使用的所述牺牲剂造成低于2％体积的额外的空气夹带。
48.一种适合用作含空气夹带剂的水泥质混合物组分的粉煤灰组合物，所述组合物包括粉煤灰和牺牲剂，该牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，当所述组合物与水泥、所述空气夹带剂和水混合形成水泥质混合物时，其至少部分抵消所述粉煤灰的组分对所述空气夹带剂的空气夹带活性的有害影响，同时它本身在所述水泥质混合物中造成低于2％体积的空气夹带。
49.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，其自身在用于所述混合物中时基本上不造成空气夹带。
50.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自带有磺酸盐、羧酸盐或氨基官能基团或所述基团的组合的芳香化合物，具有分子量2000 Da或更低的二醇和二醇衍生物，以及其组合所组成的组中。
51.根据权利要求48所述的组合物，其中牺牲剂选自苄胺、1-萘甲酸钠、2-萘磺酸钠、二异丙基萘磺酸钠、异丙基苯磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、乙二醇苯基醚、乙二醇甲基醚、丁氧基乙醇、二甘醇丁基醚、二丙二醇甲基醚、聚乙二醇和1-苯基2-丙二醇及其组合所组成的组中。
52.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂是某类有机化学品的成员，所述类选自醇、二醇、多元醇、醚、酯、羧酸、羧酸衍生物、芳族磺酸盐、胺、醇胺、酰胺、铵盐和聚二醇所组成的组中。
53.根据权利要求52所述的组合物，其中所述牺牲剂具有的LogKow值在-3至+2的范围内。
54.根据权利要求52所述的组合物，其中所述牺牲剂具有的LogKow值在-2至+2的范围内。
55.根据权利要求52的组合物，其中所述牺牲剂具有的HLB值在-5至20的范围内。
56.根据权利要求52所述的组合物，其中所述牺牲剂具有的HLB值在-4至18的范围内。
57.根据权利要求55所述的组合物，其中所述牺牲剂为具有不同HLB值的化合物的混合物，该混合物共同提供该牺牲剂具有的HLB值在所述-5至20的范围内。
58.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁醇、1-戊醇、3-戊醇、新戊醇、己醇、苄醇和苯乙醇所组成组中的醇。
59.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自乙二醇甲基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇正丙基醚、乙二醇正丁基醚、乙二醇异丁基醚、丙二醇苯基醚、二丙二醇单甲基醚、二甘醇丁基醚、乙二醇二甲基醚和对二甲氧基苯所组成组中的醚。
60.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自辛酸甲酯、月桂酸甲酯、棕榈酸甲酯、油酸甲酯、乙二醇单乙基醚乙酸酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯和POE(20)脱水山梨糖醇单月桂酸酯所组成组中的酯。
61.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自己酸、苯乙酸和2-萘酸所组成组中的羧酸。
62.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自4-乙基苯磺酸、2-萘磺酸钠、对甲苯磺酸和甲基萘磺酸盐所组成组中的芳族磺酸盐。
63.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自三乙胺、正丁基胺、苯胺和苄胺所组成组中的胺。
64.根据权利要求48所述的组合物，其中牺牲剂为选自2-(2-氨乙氧基)乙醇、二异丙醇胺和三异丙醇胺所组成组中的醇胺。
65.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自脲、二甲基脲和正丁基脲所组成组中的酰胺。
66.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自氢氧化四丙基铵和氯化四丁基铵所组成组中的铵盐。
67.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自三甘醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇2000、三丙二醇、聚丙二醇425和聚(乙二醇-无规-丙二醇)2500所组成组中的聚二醇。
68.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为选自2-丁酮、甲基异丁基酮、丁醛、1-乙基-2-吡咯烷酮和n-乙烯基-2-吡咯烷酮所组成组中的化合物。
69.根据权利要求48所述的组合物，其中牺牲剂为两种或多种材料的混合物。
70.根据权利要求69所述的组合物，其中，当在所述水泥质混合物中仅用作牺牲剂时，所述材料中的一种在所述水泥质混合物中降低空气夹带，和所述材料中的另一种在所述水泥质混合物中增加空气夹带，所述这些材料以相对含量一起使用，以有效避免所述牺牲剂本身增加或降低水泥质混合物中的空气夹带。
71.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为具有疏水亲油平衡等级在-5至20范围内的材料。
72.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为LogKow值在-3至+2范围内的材料。
73.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为LogKow值在-2至+2范围内的材料。
74.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂是具有第二方案等级为1或更高的化合物。
75.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂是具有第二方案等级为2或更高的化合物。
76.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂是具有第二方案等级为3或更高的化合物。
77.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂是具有第二方案等级为4的化合物。
78.根据权利要求48所述的组合物，其中所述牺牲剂为乙二醇苯基醚和二异丙基萘磺酸钠的组合。
79.根据权利要求78所述的组合物，其中所述乙二醇苯基醚与所述二异丙基萘磺酸钠的相对比例为相对重量比在1∶5至50∶1的范围内。
80.根据权利要求48所述的组合物，其中牺牲剂以所述粉煤灰重量的至少0.01％的量存在于所述组合物中。
81.根据权利要求48所述的组合物，其中牺牲剂以所述粉煤灰重量的0.01至2％范围内的量存在于所述组合物中。
82.根据权利要求48所述的组合物，其中牺牲剂以所述粉煤灰重量的0.01至1.0％范围内的量存在于所述组合物中。
83.一种预处理用于含空气夹带剂的水泥质混合物中的粉煤灰的方法，包括将一定量的牺牲剂与粉煤灰混合以形成预处理粉煤灰，所述牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，当所述预处理的粉煤灰与水泥混合时，其至少部分抵消所述粉煤灰的组分对所述空气夹带剂的空气夹带活性的有害影响，同时所述牺牲剂本身在所述水泥混合物中造成低于2％体积的空气夹带。
84.一种适合用作含粉煤灰的空气夹带水泥质混合物的组分的化合物的混合物，所述化合物的混合物包括空气夹带剂和牺牲剂，所述牺牲剂为一种材料或多种材料的混合物，当所述材料的混合物与水泥、粉煤灰和水混合形成水泥质混合物时，其至少部分抵消粉煤灰的组分对空气夹带剂的空气夹带活性的有害影响，同时所述牺牲剂本身在所述水泥混合物中造成低于2％体积的空气夹带。
85.一种适合在制备含粉煤灰的空气夹带水泥质混合物中用作牺牲剂的化合物的混合物，所述化合物的混合物包括乙二醇苯基醚与二异丙基萘磺酸钠。
86.一种确定和挑选用于加入包括空气夹带剂的加气含粉煤灰的水泥质混合物中作为有效牺牲剂的化学品的方法，该方法包括以任何顺序对候选化学品进行如下步骤并且仅选择按照如下步骤确定合适的化学品：
(a)测定候选化学品在含具有不同量影响空气夹带的有害组分的不同粉煤灰的水泥质体系中的溶解度，并确定任何部分可溶的化学品；
(b)测定候选化学品与粉煤灰的对空气夹带有害的组分之间的相互作用/反应水平，并确定显示部分吸附到含对空气夹带有害的组分的粉煤灰上的化学品；
(c)评估候选的化学品在波特兰水泥浆料中空气夹带的水平，并确定其自身不夹带或仅夹带少量空气的候选物；
(d)测定候选化学品是否显示与波特兰水泥浆料中的典型混凝土空气夹带掺混物间有相互干扰或协同，并确定本身显示很少或无空气夹带，和对常规空气夹带掺混物的功能和性能干扰很小的候选物；
(e)测定候选化学品在粉煤灰-水泥浆料中用常规空气夹带剂对空气夹带变化性可降低的效果如何；评估在含具有宽范围的性能和残碳的各种粉煤灰的浆料中的浆料空气夹带；确定这样的化学品，所述化学品既在混合物中显示增加的空气夹带，又在具有恒定流动性的含不同粉煤灰的浆料中对夹带空气变化性显示50％或更大的(相对标准偏差)的降低；
(f)在粉煤灰灰浆和/或混凝土中在一定条件下测试并证实候选化学品以确定具有如下特征的那些化学品：
(i)当使用在不含粉煤灰或含低碳含量(低活性炭)的粉煤灰时所需的常规空气夹带剂的典型剂量时，能够使足够量的空气(5～8vol％)被夹带入混凝土或其它水泥质产品中；
(ii)将可预定量的空气夹带入粉煤灰混凝土中，无论粉煤灰材料如来源、碳含量、化学组成的变化性如何；
(iii)显示不干扰水泥水化和混凝土凝固时间；
(iv)对混凝土的其它物理性能和耐久性不引入明显的改变；
(v)不受存在的其它混凝土化学掺混物如减水剂、高效塑化剂和促凝剂的明显影响；当以过量剂量加入时不会带来有害的影响，如过量的空气含量、延长的凝固时间或强度的降低。
87.一种确定和挑选用于加入包括空气夹带剂的空气夹带含粉煤灰的水泥质组合物中作为有效牺牲剂的化学品的方法，该方法包括对候选牺牲剂进行如下步骤：
(a)提供水泥、水和空气夹带剂的混合物并测量被所述混合物夹带的空气的体积A；
(b)提供水泥、粉煤灰、水和所述空气夹带剂的混合物并测量被所述混合物夹带的空气的体积B，并记录体积A与体积B之间夹带空气的减少，体积C；
(c)将所述候选牺牲剂以一定量加入水泥、粉煤灰、水和空气夹带剂的所述掺混物中，并测量夹带的空气体积，记录与体积B相比所夹带空气的任何增加量E；和
(d)选取使体积E为体积C的至少50％的候选牺牲剂。
88.根据权利要求87所述的方法，其中将所述候选牺牲剂以大于步骤(c)中所述的量加入水泥、粉煤灰、水和空气夹带剂的混合物中，并测量夹带的空气的体积，记录与体积B向比所夹带空气的任何增加量F，其中选取使体积F为体积C的至少50％的候选牺牲剂，即使增加量E低于50％。
89.根据权利要求87所述的方法，其中步骤(c)中所述的量为所述水泥和粉煤灰重量的约0.05％。
90.根据权利要求88所述的方法，其中所述更大的量为所述水泥和粉煤灰重量的约0.1％。
91.根据权利要求87所述的方法，其中选取候选牺牲剂仅当所述候选牺牲剂的亲水：亲油平衡值在-5至20的范围内。
92.根据权利要求87所述的方法，其中选取候选牺牲剂仅当所述候选牺牲剂的疏水：亲油平衡值在-4至-18的范围内。
93.根据权利要求87所述的方法，其中选取候选牺牲剂仅当所述牺牲剂的LogKow值在-3至+2的范围内。
94.根据权利要求87所述的方法，其中选取候选牺牲剂仅当所述牺牲剂的LogKow值在-2至+2的范围内。
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