引气剂的机理

  混凝土引气剂基本上都属于阴离子表面活性剂,其分子结构由憎水基团和亲水基团组成,亲水基团在分子溶于水解离后会因释放出阳离子而带正电荷。 
  概括起来讲,引气剂的作用机理在于:在混凝土搅拌过程中能使其大量包裹微小的气泡,而这些微小的气泡又能稳定地存在于混凝土体内。 
  具体地分析,引气剂的作用机理包括以下方面: 
1) 界面活性作用 
  不加引气剂时,搅拌混凝土过程中,也会裹入一定量的气泡。但是当加入引气剂后,在水泥-水-空气体系中,引气剂分子很快吸附在各相界面上。在水泥-水界面上,形成憎水基指向水泥颗粒,而亲水基指向水的单分子(或多分子)定向吸附膜;在气泡膜(也即水-气界面)上,形成憎水基指向空气,而亲水基指向水的定向吸附层。由于表面活性剂的吸附作用,大大降低了整个体系的自由能,使得在搅拌过程中,容易引入小气泡。 
2) 起泡作用 
  泡可分为气泡、泡沫和溶胶性气泡三种。混凝土中的泡属于溶胶性气泡。 
  清净的水不会起泡,即使在剧烈搅动或振荡作用下,使水中卷入搅成细碎的小气泡而混浊,但静置后,气泡立即上浮而破灭。但是当水中加入引气剂(比如洗衣粉)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。但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。 
3)稳泡作用 
  通过试验发现,将有些表面活性剂加入混凝土中,在搅拌过程中也能引入大量微小气泡,但是当将混凝土静置一定时间,或经过运输、装卸、浇注后,混凝土的含气量却大大下降,大部分气泡都溢出消失了,而引气剂则不同,掺入后,不但能使混凝土在搅拌过程中引入大量微小气泡,而且这些气泡能较稳定地存在,这是使硬化混凝土中存在一定结构的气孔的重要保证。 
   研究表明,气泡的稳定与静表面张力并非简单的关系,还取决于一些其它的条件,包括在气泡周围形成有一定机械强度和弹性的膜、要有适当的膜表面粘度、适当的液相介质粘度、使泡膜不易流失、泡膜动电电位提高等,对于混凝土这样的多项系统,情况就更复杂了。 
    由于上述作用,使得掺加引气剂的混凝土在搅拌过程中所形成的气泡大小均匀(20-1000μm),迁移速度小,且相互聚并的可能性也很小,基本上都能稳定地存在与混凝土体内。 
  还有一项试验数据,也能够帮助说明掺加引气剂混凝土中引入的气泡的稳定性:一些阴离子引气剂在含钙量高的水泥浆溶液中有钙盐沉淀,当微细的水泥颗粒周围和气泡膜上的这种沉淀物浓度适当时,能防止气泡破灭,如表1。 
 

由松香溶液产生的泡沫在清水和饱和石灰水中的稳定情况 

 

 

松香皂溶液浓度(%)

泡沫生存时间(min)

清水

饱和石灰水

0.02

31

380

0.04

54

410

0.08

103

390