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表面活性

来源:英格尔检测 发布时间:2022-08-22

  减水剂分子吸附在水泥颗粒表面,阻止水泥颗粒聚集。其分散作用机理有静电斥力作用、空间位阻作用、水化膜润滑作用及引气隔离“滚珠”作用。不同类型的减水剂作用机理不同,其中被广为接受的是静电斥力作用和空间位阻作用。减水剂对混凝土的作用影响着其工作性能、力学性能及耐久性能。

  1减水剂的表面活性

  减水剂都是些表面活性物质,它们的减水机理表现在其表面活性作用。表面活性物质是分子中具有亲水基团和憎水基团的有机化合物,加入水溶液后可以降低水的界面张力。

  憎水基团一般是有机化合物的烃类,而亲水基团一般是能离解出各种离子的盐类,使亲水基团带负电,这是阴离子表面活性剂。还有阳离子表面活性剂(它的亲水基团离解出负离子,使亲水基团带正电)、两性表面活性剂(能离解出负离子和正离子,具有两个亲水基团)及非离子型表面活性剂(亲水基团不离解出离子,但是具有极性基团,以极性基团吸附水分子,起亲水基团的作用)。

  疏水基团可以吸附在水泥颗粒表面,而亲水基团提高水泥颗粒的亲水性。减水剂的分散减水作用是由减水剂在水泥颗粒及其水化产物表面的吸附实现的。减水剂的吸附改变了水泥-水分散体系固液界面的性质,使水泥颗粒之间的作用力发生变化,从而影响固体颗粒在液体中的分散性质、水化动力学以及水化产物的形态。减水剂分子结构不同,其吸附特性不同,对固液界面的影响也不同。

  2分散作用机理

  减水剂的分散作用机理有静电斥力作用、空间位阻作用、水化膜润滑作用、引气隔离“滚珠”作用。不同类型的减水剂作用机理不同,其中被广为接受的是静电斥力作用和空间位阻作用。

  2.1静电斥力作用

  新拌混凝土中掺入减水剂后,减水剂分子定向吸附在水泥颗粒表面,部分极性基团指向液相。由于亲水极性基团的电离作用,使得水泥颗粒表面带上相同的电荷,并且电荷量随减水剂浓度增大而增大直至饱和,从而使水泥颗粒之间产生静电斥力,使水泥颗粒絮凝结构解体,颗粒相互分散,释放出包裹于絮团中的自由水,从而有效地增大拌合物的流动性。

  线型离子聚合物减水剂(如萘磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物)吸附在水泥颗粒表面,能显著降低水泥颗粒的ζ负电位(绝对值增大),因而其以静电斥力为主分散水泥颗粒。带磺酸根的离子型聚合物电解质减水剂,静电斥力作用较强,带羧酸根离子的聚合物电解质减水剂,静电斥力次之,带羟基和醚基的非离子型表面活性剂减水剂,静电斥力作用最小。


表面活性


  3混凝土性能

  减水剂对水泥的作用影响混凝土的工作性、力学性能及耐久性能。具体包括减水作用、引气性、凝结时间、坍落度和坍落度损失、强度、耐久性等指标。

  3.1凝结时间

  高效减水剂对混凝土凝结时间的影响决定于高效减水剂的化学结构,萘系和三聚氰胺系对混凝土没有缓凝作用,甚至使凝结时间稍稍提前,但氨基磺酸盐和聚羧酸盐类则是缓凝性高效减水剂。Yamada研究发现,初凝和终凝与聚羧酸系减水剂含量线性相关。减水剂影响凝结的开始,水化开始之后不再受减水剂影响。聚羧酸系减水剂中羟基与水泥中的Ca2+形成不稳定络合物,从而抑制水化初期液相中Ca2+的浓度,产生了缓凝作用。随着水化过程的进行,这种不稳定络合物逐渐分解,因此水化继续正常进行,对终凝影响减弱。

  4结论

  混凝土减水剂的机理是个颇为复杂的问题,涉及到官能团、结构、表面物理化学性质等方面。微观上,减水剂的表面活性改变了水泥-水分散体系固液界面的性质,使水泥颗粒之间的作用力发生变化,从而影响固体颗粒在液体中的分散性质、水化动力学以及水化产物的形态。在宏观上表现为对混凝土减水作用、凝结时间、坍落度和坍落度损失、强度、耐久性等性能的影响。因此,加深微观机理研究,才能更深的研究结构与性能的关系,指导减水剂的合成与应用。