止了一段时期的二次凝聚(称作熵效果)。
对于高性能AE减水剂与其它化学外加剂差别较大的特征—抑制坍落度损失机理,已有各种各样的提法,关于徐放性高分子,在1986年饭塚等已报道,而关于水溶性接枝聚合物,在1988年木之下等已作了报道。前者认为由于徐放再分散的成分,抑制了坍落度下降主要原因的水泥粒子二次凝聚,后者是利用外加剂的分子结构实行物理的抑制水粒子的二次凝聚。其它,也有改性木质素的作用和有立体松散毛刺状高分子、交联高分子对抑制坍落度效果的的报导。
(4)缓凝剂、早强剂
化学外加剂除上述以外还有具有调节混凝土凝结时间的机能的外加剂。
缓凝剂是吸附在水泥的水硬性矿物组成中的主要成分C3A和C4AF表面上,延缓水泥水化反应的外加剂。其化学成分以下述物质为主。
a) 羟基羧酸盐
b) 木质素磺酸盐及衍生物 c) 多元醇衍生物
缓凝剂除了作为减水剂、AE减水剂、高性能AE减水剂的缓凝成分之一使用外中,也有用超缓凝剂的名称用于混凝土新旧浇注接缝部位的整体化施工,抑制坍落度下降等。
最近,也开发了使粘附在混凝土混凝土搅拌车的转筒内的混
凝土凝结时间延缓一段时间的化学外加剂,现在正在实施各种实验。
早强剂主要用于寒冷天气中混凝土的施工和为了缩短混凝土工程的工期。在日本是作为用于同样目的的减水剂、AE减水剂是早强成分之一使用的。其化学成分表示如下。 a. 氯化钙
b. 三乙醇按等有机碱衍生物 c. 硫(代)氰酸盐 d. 亚硝酸盐等
其中氯化钙,因混凝土中的氯化物总量有限定,可以判定除无筋混凝土施工时,即使在外面气温降低到-15℃的气象条件下,如果混凝土的浇注注温度在10℃以上,能保持浇注后12小时在0℃以上的条件,就能够浇筑混凝土。其化学成分有如下一些已报道。
a) 聚乙二醇酯衍生物与无机氮化合物的复合物 b) 含氮化合物的钙盐与羟基系复合体 (5) 其它外加剂
使用过去作为砂浆混合剂使用的增粘剂的混凝土、砂浆,具有极少材料分离的特性,特殊水中混凝土用外加剂就是利用这种材料不分离的特性于15年前研制的。现在在日本有纤维素系和丙烯系2种。纤维素系是非离子的水溶性纤维素醚,有带OH基的亲水性大的羟基乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维
素等。丙烯酸系是以聚丙烯酰胺的聚合物为主要成分。使用流化剂为并用的外加剂。
减缩剂到70年代已经实用化。以减少混凝土的干缩龟裂为目的而使用的。其化学成分有下述几种。 A) 低级醇烯化氧付加物 B) 聚醚系 C) 聚乙二醇系
有机系防水剂是以提高砂浆和混凝土的水密性为目的使用的。其主要成分是脂肪系的高级脂肪酸衍生、石蜡系、沥青系的物质。脂肪酸系的防水剂与水泥水化反应生成的氢氧化钙结合,生成憎水性的脂肪酸钙。除这些以外有树脂系和橡胶乳,也有提高韧性和耐药品性的效果。
钢筋混凝土防锈剂是用于防止混入氯化物的钢筋混凝土钢锈蚀的外加剂,大多是以亚硝酸钙为主要成分,加多磷酸盐、高分子脂肪酸盐、多元醇类得到的物质。
起泡剂是为了付与混凝土轻质化、隔热性、不燃性、耐火性、隔音性而使用的外加剂,有高级烷基醚硫酸盐,烷基苯磺酸盐那样的表面活性剂系、树脂皂系、蛋白系的物质。
最近,大坝工程中的RCD施工法,混凝土路面工程中的RCCP施工法逐渐增加。超于硬性混凝土用外加剂用于以提高振捣作业的效率、提高密实性为目的的用途,其成分大多为木质素磺酸盐和改性木质素中加烷基醚聚合物、羧化高分子、聚烷基乙二醇复
合的物质。
其它,以羟基羧酸酯和聚羟基羧酸酯为主要成分的降低水化热的外加剂也已市场销售。另外,以亚硝酸锂和已基三甲氧基硅烷为主要成分的碱集料反应抑制剂也有报道。
以上叙述了化学外加剂的历史与现状。各种外加剂的使用目的示于表2,供参考。
三、对应于混凝土的新要求 1、对应于混凝土耐久性的提高
在最近的混凝土工程中,由于江河产集料的枯竭,利用碎石作为粗集料,利用海砂和碎砂作为细集料已经普通化了。特别是在今后,海砂在部分地区有限制采取的动向,处于向碎砂转移的状况。
另外,泵送施工法显著的普及,配筋复杂的构件的混凝土浇筑等,对施工性好且单位水量少的混凝土的要求很高。日本建筑学会为了对应于上述状况下混凝土的早期恶化,于1986年JASS5的修订中,作为原则规定了坍落度在18cm以下,单位水量在185kg/m以下。
日本全国预拌混凝土工业组合会在80年代中期的调查结果如图2所示,在使用碎石的混凝土时,以关西为中心的许多地区难以通过单位水量在185以下的规定。
该调查结果是80年代中期的情况,可以判断现在处于更严酷的状况。
3
今后为了保持提高混凝土的耐久性,用于制造单位水量更少,且施工性能好的混凝土的化学外加剂是必要的。据判断能够适合JISA 5308的标准的高性能AE减水剂是极为有效的外加剂。对应于这种状况,日本混凝土化学外加剂协会委托日本建筑学会、土木学会制定使用高性能AE减水剂的混凝土化学外加剂协会委托日本建筑学会、土木学会制定使用高性能AE减水剂的混凝土的施工指南(草案)、质量基准、规范,日本建筑学会于1992年6月、土木学会于1993年7月已经发刊(见下表)。由于预拌混凝土行业等用户希望这种外加剂的标准化,而且也有必要使化学外加剂体系化,因而提请通商产省技术院使高性能AE减水剂的工业标准化。1993年8月有JTSA 62049(混凝土化学外加剂)工业标准修正原案的调查及制订的委托,9月委员会已开始工作。
2、对应于高强度混凝土、超高强度混凝土
日本从10年前开始,在建筑领域超高层RC造建筑物和跨度建筑物逐渐发展起来。建设这种构筑物时,混凝土的高强度化、超高强度化成为不可缺少的条件。最近也已实现设计基准强度600 kgf/m的构筑物。
即使在土木领域,预应力混凝土桥等逐渐实用化。最近,650 kgf/m以上,1000 kgf/m的超高强度混凝土的构筑物也部分实用化。
这样,为了制造施工性能好、高强度、超高强度的混凝土,高强度用高性能AE减水剂是不可缺少的材料,在混凝土化学外
2
2
2
加剂协会与建筑研究所的共同研究中,积极推进了这种化学外加剂的开发。表3、表4在这期间进行的实验中的混凝土种类和外加剂的主要成分,1991年开发以目标设计基准强度1000 kgf/m (坍落度25cm,水胶比22%)为对象的混凝土。
四、今后的展望
以上叙述了有关化学外加剂的现状,作为今后的展望,预计对应于多样化混凝土的要求,在于具有特殊的功能。现就其中的设想列举如下:
1、 降低高强度混凝土、超高强度混凝土的粘性。 2、 赋予高流动混凝土(不用捣固的混凝土)粘性,在这
方面有必要考虑与其它外加剂和混合材的复合效果。 3、 对水泥基材的细密填充有效的外加剂的开发,作为对
应耐久性(碳化等)的措施也是必要的。
4、 以缩短工期和提高预制构件的制造效率为目标的、效
果更好的促硬剂。
以上,叙述了化学外加剂的历史、开发情况,以高性能AE减水剂为中心作了记述。
2