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1、毕 业 设 计（论 文）题 目 融雪剂表面处理的实验研究姓 名 徐 智 超 学 号 0910412124 所在学院 轻工学部材料学院 专业班级 材料科学与工程（1）班 指导教师 严海彪（教授） 日 期 2013 年 6 月 An Experimental Study of deicing salt surface treatment By Xu ZhichaoJune 2013创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
2、 作者签名： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密 ，在 年解密后适用本授权书。 2、不保密 。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日摘 要融雪剂是为了能高效清除融化道路积雪，便于交通疏通以降低由积雪可能引发的危险，但传统融雪剂大都使用氯盐（工业盐）
3、，本身对环境有较大危害，对周边生态及道路桥梁等基础设施都有极大损害，而传统以醋酸钾等作为主要成分的无氯融雪剂虽然损害小，但成本较高，不便于普遍推广使用，为同时降低危害与成本，改进融雪剂性能。项目重点研究无氯钠盐融雪剂，该类融雪剂成本低危害小，但原料吸潮后极易结块，影响效用，通过使用表面活性剂对材料表面进行尝试性处理，然后检测材料吸湿率的方法研究其表面性能的改进，以提高使用性能。实验表明，在使用阴离子表面活性剂（硬脂酸及硬脂酸盐）对甲酸钠进行两小时以上的表面处理后能有效改善表面性能，使其不易结块，从而有效改善该融雪剂的使用性能。关键词：融雪剂；无氯钠盐；表面活性剂；吸湿率AbstractDeic
4、ing salt is easy to clear the road to reduce the risks associated with the snow , but most of the traditional deicing salt chloride（industrial salt）for the efficient removal of snow melt road itself is harmful to the environment.Although conventional potassium acetate as a main component without chl
5、orine deicing little damage ,but the cost is high,not easy to generally promote the use of.While reducing the hazards and costs,improve deicing salt,low cost of such deicing salt is a small risk,but the raw material to absorb moisture easily caking,affect the utility,try processing the surface of th
6、e material by the use of surfactants,and then test material moisture absorption rate method to study the surface properties of the improvements to improve performance The experiments show that,in the formate surface treatment for more than two hours after use of the anionic surface treatment for mor
7、e than two hours after use of the anionic surface active agent(stearic acid and stearate salts)can effectively improve the surface properties,making it uneasy to agglomerate,thus effectively improving the performance of the deicing.Keywords: deicing salt;chlorine-sodium salt;surfactant;moisture abso
8、rption rate目 录摘 要iiAbstractiii第一章 绪 论11.1 概述11.2 混凝土膨胀剂的作用机理21.3 混凝土膨胀剂的现状41.3.1 行业现状51.3.2 技术现状61.4 混凝土膨胀剂的膨胀源71.4.1 钙矾石膨胀源71.4.2 高钙粉煤灰和工业废石青91.4.3 氧化物类膨胀源111.5 混凝土膨胀剂的应用131.5.1 膨胀剂的适用范围131.5.2 膨胀剂在应用中常见的问题141.6 本论文研究内容、目的及意义16第二章 测试膨胀剂性能的试验方法182.1 概述182.2 膨胀剂细度测定182.2.1 膨胀剂细度的表示方式182.2.2 比表面积的测定18
9、2.2.3 细度的测定192.3 凝结时间的测定192.4 膨胀剂限制膨胀率的测定202.4.1 方法要点20参考文献21第一章 绪 论1.1 概述融雪剂是由名词化冰盐( deicing salt) 演变而来。用以降低积雪冰点的盐既被称之为化冰盐。融雪剂的主要成分是无机盐(如氯化钠、氯化钙、氯化镁等)和有机酸盐(如醋酸镁、醋酸钙、醋酸钙镁等)。例如某公司生产的防冻融雪剂有A、B 2种，A中醋酸钙镁含量43，氯化钠含量57；B中氯化钙含量40，氯化钠含量60或氯化钙含量60，氯化钠含量40。主要是利用这些盐类的水溶液的最低冰点(最低共熔点)比纯水要低的多的性质，而最低冰点的高低又与盐的本质有关。
10、目前融雪剂主要分为两大类： 一类是氯盐类, 包括氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾等等, 通称为化冰盐。它们价格便宜, 但是对大型基础设施的腐蚀很严重；一类则是以醋酸钾作为主要成分的有机融雪剂, 这一类融雪剂融雪效果好, 没有什么腐蚀损害, 但价格太高, 仅适用于机场等重要场地。1.2 融雪剂的作用机理和相关要求1 融雪剂作用机理 一般融雪剂的主要成分为有机或无机的可溶性物质, 以液态或固态播撒, 会形成稀溶液, 具有稀溶液的通性，由乌拉尔定律, 溶质的存在可以有效降低溶剂的蒸汽。关于氯盐类融雪剂其除雪作用表现为: 除了盐类的溶解吸热, 盐水的凝固点也比较低, 所以，雪水中溶解了盐就难以再形成冰块
11、, 因而有利于排雪; 雪融剂溶于水后, 液体离子浓度上升, 使水的液相蒸气压下降, 但冰的固态蒸气压不变, 为此达到冰水混和物固液蒸气压相等状态, 冰便溶化了。1.3 融雪剂的现状冬季在我国的北方降雪是很普遍的现象。随着积雪增加, 于是出现了城市公路积雪处理问题。这些公路上的积雪, 会给人民生活带来一定的困难, 容易导致交通事故。尤其在高速公路, 还很有可能因积雪结冰而使高速公路被迫封闭停运, 造成较大的经济损失。当前除雪方法主要包括人工除雪, 机械除雪和融雪剂除雪三大类, 人工除雪是以大量的人力为主, 但这种方法跟不上大城市飞速发展的步伐。机械除雪是根本方法, 而当前国设备远不及国外, 我国
12、还要努力研制出适合我国使用条件的机器。融雪剂法利弊皆有, 虽然短时间提高了工作效率, 同时也对环境产生了极大破坏, 尤其对混凝土桥梁产生了十分严重腐蚀, 减低了桥梁寿命。因此，解决融雪剂的问题迫在眉睫。融雪剂的定义与分类：融雪剂是由名词化冰盐( deicing salt) 演变而来。用以降低积雪冰点的盐既被称之为化冰盐。目前融雪剂主要分为两大类： 一类是氯盐类, 包括氯化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钾等等, 通称为化冰盐 。它们价格便宜, 但是对大型基础设施的腐蚀很严重；一类则是以醋酸钾作为主要成分的有机融雪剂, 这一类融雪剂融雪效果好, 没有什么腐蚀损害, 但价格太高, 仅适用于机场等重要场地。
13、到目前为止, 使用的融雪剂以氯化钠为主要成分, 在俄罗斯和美国, 乙酸钾和钙镁乙酸盐都有一定的应用。氯化钠是一种能有效降低冰点性、货源充足、价格低廉的原料,很难找到比氯化钠适用性更强的融雪剂。因而，尽管氯化钠有许多缺点, 但一些交通发达的国家仍在使用, 并且多用干喷法。1.4 融雪剂的应用融雪剂具有容易操作、除雪效果好等优点，是目前全世界应用最广泛的一种除雪方法。从世界范围来看，氯盐型融雪剂用于清除道路积雪始于20世纪30年代，并在20世纪60年代在国外一些国家的寒冷地区已得到了广泛的应用。据资料显示，加拿大每年氯盐型融雪剂的使用量总和约为900万1000万t，其中高速公路年融雪剂的使用量标准
14、超过50tkm-1；美国每年氯盐型融雪剂的使用量也高达1000万t左右。国外在长期使用融雪剂的实践过程中发现了以氯盐为主的传统融雪剂产品所带来的环境影响，近年来对其使用量和使用范围进行了较为严格的限制。瑞典对氯盐型融雪剂产品的年使用量有着较严格的控制，目前每年使用量较10年前降低了约12，但仍达到20万30万t。融雪剂除雪以其简便的操作方式、低廉的价格及良好的融雪效果，在我国北方地区也得到了广泛应用。目前，国内使用融雪剂的区域主要分布在北京、天津、黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、新疆、甘肃、陕西、山西、山东、河北、河南、安徽等省和直辖市所辖的城市街道、公共场所、国省道和高速公路，且多以氯盐型融雪剂
15、为主。据统计资料显示，国内城市氯盐型融雪剂产品的使用量成上升趋势，仅沈阳市市区20032004年度融雪剂的使用量为6000t，2004一2005年度超过8000t，20052006年度为9000t以上，年增幅均超过10。随着氯盐型融雪剂使用量的逐年递增，其对生态环境的影响和交通基础设施的危害已日益凸显。1.5 融雪剂在应用中的常见危害1.5.1 融雪剂对交通基础设施的腐蚀 1 混凝土路面的剥蚀破坏 众所周知，处于00C以下的冰雪撒布融雪剂后，在其溶液浓度足以使冰点降至当地气温以下时，冰雪即可融为液体而流走，其中一部分流到排水沟，另外一部分则沿路面接缝、裂缝和其它防水薄弱处渗透到混凝土路面内部，
16、导致该部位混凝土结冰而产生体积膨胀，出现剥蚀、开裂甚至溃散现象。混凝土破坏从表面开始，表现为混凝土表面砂浆层剥落，骨料暴露，但剥蚀层下的混凝土基本依然坚硬完好。这是因为融雪剂在融化冰雪时需要大量的热，且空气是热的不良导体，从空气中只能吸收很少热量，大部分热量需要从接触冰雪的路面吸收，这样必然导致冰雪覆盖层下的混凝土温度剧降，在板体内产生温度差，正是由于这种突然降温的热冲击，使路面急剧收缩，产生大的拉应力，对路面十分不利，出现剥蚀和开裂现象。国内学者杨全兵详尽地研究了8种包括无机、有机化学物质盐和融雪剂对混凝土盐冻破坏、化学侵蚀的影响后指出：只要是能除冰雪的化学物质，不论其化学组成如何，均会引起
17、混凝土严重的盐冻剥蚀破坏，不存在所谓的对混凝土无害的除冰盐或融雪剂，因此，只要撒除冰盐或融雪剂，就必须对混凝土采取防治盐冻破坏的技术措施。另外，与盐冻破坏相比，除冰盐和融雪剂对混凝土的化学侵蚀破坏较小。国内外的许多研究也证实，没有采取防治盐冻剥蚀技术的混凝土，很容易因氯盐快速严重剥蚀破坏，路面一般在23年后就会出现开裂、剥落等侵蚀现象。Mcdonld和Perenchio的研究表明，混凝土的剥落破坏程度与氯化物的种类有很大关系J。特别是氯化钾和氯化镁更易造成这种破坏，通过在实际的路面上喷洒融雪剂溶液，经过一定时间的钻芯取样，分析结论是氯化镁和氯化钙更具破坏性。但是，这些实验都是在某个特定方法、某
18、一介质浓度，并针对特定材料的条件下进行的，其结论的普遍性需要更多地研究验证。 大量研究结果表明，盐和融雪剂对混凝土的侵蚀破坏是物理作用和化学作用的综合结果。 物理作用机理。混凝土被化冰盐破坏从本质上看是冻融破坏的一种特殊形式。由于盐的吸湿性和饱水性，混凝土中的初始饱水度明显比无化冰盐的高。因而当受冻时，混凝土中将产生更高的结晶压。另外由于盐的浓度差，受冻时因分层结冰产生应力差，同时由于盐在冰雪融化时吸收大量的热使冰雪覆盖层下的混凝土温度剧降，导致额外的冻害。 化学作用机理。氯盐对混凝土的化学侵蚀机理研究结果表明：长期暴露于NaCl溶液中的水泥砂浆体，发生如下化学反应： 2NaCI+Ca(OH)
19、22NaOH+CaCl2 Ca(OH)2的滤出增加了混凝土暴露面附近的空隙率，使结冰量增加，从而加剧了混凝土剥蚀破坏。同时，可溶性CaCl：将与水泥浆体中的C3A反应生成氯铝酸盐结晶： CaCl2+C3AC3ACaCl2H20形成的强碱NaOH与混凝土中的活性集料在盐的协同作用下发生碱集料反应，生成了强度较低、与粗细集料间粘结较弱的膨胀性盐，因而会加剧混凝土表面剥蚀，降低混凝土的物理力学性能。2混凝土中钢筋的腐蚀 以氯化物为主的融雪剂对基础设施的损坏原因在于：在通常情况下，钢筋中的混凝土对钢筋提供了一个碱性环境，使钢筋表面形成钝化膜，在通常情况下能保证钢筋不生锈，可持续数十年乃至上百年，而氯化
20、钠经电离后所产生的Na+及C1-可渗透到混凝土内部，由于盐水向下逐层深入，当Cl-进入混凝土中时，Cl-能破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋由钝态转化为活化(腐蚀)状态，其腐蚀速度与Cl-浓度及其它条件有关，而钢筋锈蚀产物(铁锈)可使原体积膨胀2.55倍，从而导致混凝土出现裂缝、剥落、钢筋外露等。 混凝土中钢筋的耐久性在一定程度上取决于孔液的碱度。正常情况下混凝土的碱度在pH等于13左右，因此钢筋表面能有较稳定的Fe203，钝化膜。在氯离子存在的条件下，混凝土孔液成份发生了变化，导致钝化膜的破坏。C1-OH-比值可用作判定介质侵蚀性的指标。这个比值越高，则钢筋受侵蚀的危险性越大。按这一理论推断，如果
21、在氯离子浓度相同的情况下，侵蚀性的顺序由高到低应该是MgCl2CaCl2NaC。氯化物对钢筋的侵蚀性还与氯离子的扩散系数有关。阳离子不同，氯离子的扩散系数也不同。氯化钙和氯化镁的氯离子在混凝土中的扩散系数为(1018)1012ms，高于氯化钾和氯化钠一倍(37)1012m2s。根据不同研究，当混凝土中氯离子的浓度达到0.0250.05时，钢筋锈蚀明显加重。渗透系数越高，达到这个临界氯浓度越快。这表明氯化钙和氯化镁对钢筋的侵蚀性应高于氯化钾和氯化钠。我国近期修建的一些钢筋混凝土结构设施，如北京、天津的一些立交桥，虽然投入的时间不长，撒盐除冰雪的次数也不如美英北部地区那样频繁，但暴露出日益严重的钢
22、筋腐蚀破坏现象，有的甚至不得不花费巨资进行修补。例如北京原西直门桥、东直门桥、三元桥等都曾见到混凝土表面粉化掉皮，钢筋锈蚀导致混凝土顺钢筋开裂的“盐害”病症；天津建成仅10多年的立交桥，桥梁的边梁己大面积碱化，两头及帽梁混凝土出现裂缝并剥落，使钢筋外露、锈蚀，桥梁墩柱严重损坏；又如哈尔滨大庆的公路，建成后投入使用仅5年，钢筋混凝土就出现了顺筋胀裂，层裂或剥落，造成这些损害的罪魁祸首就是冬季融雪的盐水。 融雪剂对混凝土中钢筋的腐蚀机理如下：由于去冰盐带来的氯离子聚集于钢筋表面，活泼的氯离子与钢筋表面的钝化膜相互作用钝化膜受损坏形成“解胶作用”。钢筋先出现斑点状“孔洞”，随即产生微电池化学作用，孔
23、洞扩大，钢筋开始生锈、增厚、锈层膨胀，当膨胀力超过混凝土的抗拉强度时便产生微裂。当经历多次化冰盐的作用，更多的氯离子会聚集在钢筋周围，钢筋进一步加厚，混凝土对钢筋的握裹力逐渐丧失，导致混凝土进一步开裂，路面逐步失去安全性和耐久性。3沥青混凝土路面的腐蚀水是沥青路面病害产生的主要原因之一，无论哪种级配的沥青路面的表面层，当受到水的侵蚀时，由于上面层半开级配沥青混凝土的空隙率较大，使水较快进入表面层，到达较密实、空隙率小的中面层，此时水下渗的速度变慢，并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中，在大量高速行驶车辆的作用下，每次产生的动水压力使沥青从碎石表面逐渐剥落下来，骨料松散，致使道路表面出现变形、网裂、
24、坑洞等破坏现象。我国东北、西北地区，特别是在冬春季节降雪，融化的雪水掺杂着含氯融雪剂就渗入到沥青表面层，夜间冻结，白天融化，夜间又冻结，这种多次反复冻融作用会使沥青路面水破坏现象更加严重。含氯融雪剂中的氯离子渗透加快了沥青的氧化过程，引起沥青基体变硬，从而导致裂缝的形成。加速沥青路面的破坏。高温抗车辙试验表明，浸入含氯融雪剂溶液的试件动稳定度降低明显，含氯融雪剂的主要成分NaCl溶液与沥青虽不发生化学反应，但由于NaCl随水分进人沥青混凝土孑L隙当中，随着水分丧失而结晶，对沥青混凝土有一定的破坏作用，因此动稳定度有所降低。抗水损害试验显示进入含氯融雪剂溶液的试件，试件受冻融过程及NaCl溶液强
25、渗透等因素的影响，导致NaCl溶液浸泡试件的劈裂强度最差，说明含氯融雪剂可降低沥青混凝土路面的强度，从而使沥青混凝土路面易产生剥蚀松散。4交通车辆的腐蚀 融雪剂对交通车辆的影响主要是由于氯盐雪水溅到过往车辆上而腐蚀车体。氯盐在与金属接触的过程中，会形成电化学腐蚀反应，使汽车底盘的金属生锈甚至形成严重的腐蚀；而氯盐与轮胎橡胶中的高分子长期接触，也会产生一定的化学反应，加速轮胎老化，缩短轮胎的使用寿命；车底盘的球头、拉杆、减震器、油箱底等多是铁质的，长时间受腐蚀，非常容易生锈并导致零件破损，严重时还会影响到行车安全。为了增强车辆对氯盐的抗腐蚀性，大多数汽车生产厂商对车辆采取“底盘封塑”的处理方法，
26、“封塑”后的汽车底盘可以有效抵御氯化钠等腐蚀物的侵害。1.5.2 融雪剂对环境的危害 2001年北京使用氯化钠融雪剂的撒布量为1000吨，2002年撒了7000吨的氯化钙。由于大范围使用融雪剂，造成第二年春天北京有4 000多棵大树死亡，4万多株灌木死亡，直接经济损失达1500万元。园林专家曾对北京北四环路边的残雪及周边土壤进行了取样，发现含盐浓度比正常值高392倍，氯离子、钠离子等的浓度也大大超标。融雪剂对植物的危害是通过含盐雪水在土壤中积累，引起土壤盐分过高，影响植物生理功能实现的。融雪剂对植物的危害主要包括有以下三方面。 (1)生理干旱。土壤盐分过多使植物根际土壤溶液渗透势降低，根据水从
27、高水势向低水势流动的原理，这就给植物造成一种水逆境，植物吸收水分困难，此时植物要吸收水分，必须形成一个比土壤溶液更低的水势，否则植物将受到与水分胁迫相类似的危害，处于生理干旱状态。 (2)特殊离子的毒害。盐分过多的土壤环境的另一个特点是某些离子浓度过高，从而毒害植物，这就是盐类离子对植物的特殊效应。高浓度盐分首先影响原生质膜，改变其通透性。由于膜的选择透过性变化致使植物吸收某种盐类过多而排斥了对另一些营养元素的吸收，从而植物细胞内部的离子种类和浓度也发生变化，破坏了原有的平衡。 (3)破坏植物的正常代谢。盐分过多对光合作用、呼吸作用和蛋白质代谢影响很大。盐分过多会抑制叶绿素的生物合成和各种酶的
28、产生，特别是影响叶绿素一蛋白复合体的形成。2融雪剂对地表径流的影响 路面上撒布的融雪剂，被雨水冲刷与路面排水一起流向河流或湖泊水域后，污染了水体。因为融雪剂中的盐类物质大多是强电解质，当它们进入水体后必将破坏水中原有的电离平衡。如果渗入地下也会对饮用水造成影响。3融雪剂对土壤结构的破坏 有研究表明融雪剂的使用破坏了土壤的层次性，使土壤结构变差，形成片状或块状结构，而且融雪剂对土壤理化性质也产生一定影响，造成土壤含水量降低，土壤容重增大，有机质含量降低，但对土壤N、P、K含量的影响并不明显。可以说融雪剂对土壤的危害是最直接的，渗入到地下的盐类物质会长时间地滞留其中而很难恢复到原来的状态。4融雪剂
29、对大气质量的影响 融雪剂中的盐类物质附着在粉尘颗粒中，被人们吸人到呼吸道中，会对人体造成损伤。最近美国印第安纳州珀杜大学的科学家发现，道路喷洒工业盐水融雪化冰会破坏臭氧层。喷洒盐水使水滴中含有的溴和氯与雪混合，在气温升高积雪融化后，这两种物质以气体形式被释放出来，在大气中转变成自由基，它们上升破坏了大气中较低的臭氧层。臭氧具有吸收短波辐射的特性，阻挡过多的紫外辐射，保护地球上的生物。氯和溴的协同作用破坏臭氧层机理如下： C1-+03ClO-+02 Br-+03BrO-+02 CIO-+BrO-Cl-+Br-+02 总反应：203302 臭氧层被消耗后透过大气层的紫外线增多，辐射增强。强烈的辐射
30、会使生物的基因发生突变，使其不能正常的生存和发展，甚至可以导致整个物种的灭绝。5融雪剂对路面抗滑性能的影响 路面抗滑性能不足会加大刹车距离而影响行驶安全。大多数融雪剂的残留物对路面抗滑值影响不大，但是氯化钙类氯盐融雪剂有极强的吸水性，当空气湿度较大时极易吸水，在路面形成氯化钙晶体、氯化钙水合物和路面灰土的滑腻混合物，易造成路滑。1.6 新型融雪剂的研究1.6.1新型融雪剂种类在考虑经济效益的前提下，为了降低融雪剂破坏问题，有的学者研究出多种新型环保融雪剂。第一种：利用造纸废液生产的复合融雪剂，利用酯、糖副产物生产的融雪剂,酒副产物生产的融雪剂, 其他非氯化物型融雪剂以及混合型融雪剂的开发。融雪
31、剂的开发经历了单一的食盐型、氯化钙型到现今的非氯化物型、复合防腐蚀型。其特点是:从单一成分改进为多组分的复合融雪剂;改变传统的无机融雪剂,开发有机融雪；在资源上采用制酯、糖工业废水,纸浆工业废液及城市垃圾等。第二种：选择可生物降解的、低成本的醋酸废液( 木醋液)为原料,研究了制备低成本的CMA 类融雪剂的工艺方法,所得产品为低碳混合羧酸钙镁盐,通过对融雪剂的一系列性能试验表明,其融雪温度低( 最低可达- 34) ,融雪效率高( 可达208.3cm 雪/ g 融雪剂) ,对金属、花草等基本无腐蚀和损害,各方面的性能均优于氯化钠等氯盐融雪剂。第三种：采用了氯化镁, 有的是氯化钙, 有的含有2 种以
32、上的氯盐, 并加入缓蚀剂,和益于植物生长的添加剂,它不但基本上克服了钠盐融雪的缺陷,而且可促进植物的生长,相对钠盐对碳钢的腐蚀缓蚀率达到了80 %以上,它具有吸水放热、冰点低、对环境影响小、融雪效率高等特点,成为代替氯化钠的最佳融雪产品,而且生产工艺简单,设备投资费用低,所需原料国内市场供应充足。1.6.2 本论文研究内容、目的及意义1.6.2.1本论文的研究内容项目重点讨论无氯钠盐融雪剂表面改进，以甲酸钠融雪剂为样品使用高级脂肪酸和高级脂肪酸盐等阴离子表面活性剂进行表面处理，检测处理后样品吸湿率的方法，以期通过表面处理降低吸湿性以提高甲酸钠融雪剂的使用性能。并着重研究表面处理方法、相应条件对
33、材料研究的影响。全面反映资料查阅、应用、综合分析、利用的能力。1.6.2.2目的及意义基于融雪剂目前的发展现状及其危害，通过改善使用方法和技巧，研发新型的融雪剂以达到使用效果的同时，最大限度的减小其危害。本研究将通过改进无氯钠盐融雪剂的表面性能的研究，尝试降低其吸湿率提高储存能力及性能，降低成本，提高效率，减小危害。而在本次毕业设计中，我将着重研究新型环保融雪剂以甲酸钠为主要成分，还含有硅酸盐、偏铝酸钠、碳酸钠、含磷酰基团的有机磷酸盐等多种添加剂。它不仅融冰速度快、能力强，而且腐蚀性小，对碳钢金属、混凝土的腐蚀性低、特别是针对飞机上使用的铝、镁合金材料的腐蚀性极小，该融雪剂还容易被生物降解，降
34、解时耗氧量底，环保性能好，是一种生态环境友好型高效有机融雪剂。第二章 测试膨胀剂性能的试验方法2.1 概述混凝土膨胀剂是一种专用、精致的膨胀材料，是混凝土外加剂之一。将膨胀剂加入硅酸盐类水泥中，产生一定的强度与相应的膨胀，才具有实际应用价值。因此，膨胀剂的性能实际是膨胀剂与水泥这两种材料结合的性能22。为了得到更好的膨胀混凝土，必须使用合格的膨胀剂，在使用之前应该对膨胀剂的质量将进行验证，主要是进行膨胀剂细度的测定，混凝土凝结时间的测定，膨胀剂限制膨胀率、竖向膨胀率的测定，膨胀剂强度的测定，以及对膨胀剂进行化学分析。2.2 膨胀剂细度测定2.2.1 膨胀剂细度的表示方式JC 476规定膨胀剂的
35、细度同时用三种方法测定、用三种实验结果表示。要求比表面积250m2/kg、0.08mm方孔筛筛余12%、1.25mm筛筛余0.5%。膨胀剂的粉磨程度应该比水泥粗、其比表面积指标比水泥低50m2/kg、0.08mm方孔筛筛余比水泥高2%。标准规定仲裁检验时用比表面积和1.25mm筛筛余表示细度。2.2.2 比表面积的测定试验方法采用GB 8074-1978水泥比表面积测定方法（勃氏法）。膨胀剂所用原料来源广，一般在三种或三种以上，用量差别也大，所以产品密度应按水泥密度测量方法GB/T 208-1994单独测定，以减小密度值对比表面积测定结果准确度的影响。膨胀剂的密度值一般为2.80/cm3左右，
36、UEA为2.83g/cm3、AEA为2.88g/cm3。2.2.3 细度的测定实验采用GB/T 1345-1991水泥细度检验方法。1、0.08mm方孔筛筛析法可采用负压筛法、水筛法、干筛法中的一种，仲裁检验用负压筛法。负压筛法需将负压调至4000Pa6000Pa的范围；筛析仪工作时保持水平，防止来自外部的震荡和冲击。如果试样有受潮结块现象，或对筛网的清理不及时、清理效果不佳时，测定结果会产生偏差。水筛法需保持（0.050.02）MPa的冲洗压力，要求试样预先通过0.9mm方孔筛。干筛法为手工操作方法。2、1.25mm筛筛析法按干筛法进行。2.3 凝结时间的测定JC 476规定，测定凝结时间的
37、试样由基准水泥与膨胀剂共同组成，膨胀剂的掺量与测定限制膨胀率、强度时相同，限定的最大内掺量为12%，可以低于12%，该值应与生产厂产品说明书中的推荐量一致。首先，按GB/T 1346-1989水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法测定膨胀水泥标准稠度用水量，将试杆沉入净浆并据底板（61）mm时的膨胀水泥净浆作为标准净浆，这时的拌和水量称为标准稠度用水量，用水泥质量的百分比表示。硫铝酸钙类膨胀剂制成试样的标准稠度用水量一般为25%28%。然后，按标准稠度用水量拌制膨胀水泥净浆，按规定时间试验试针沉入净浆的深度，当沉至据底板（41）mm时，称达到初凝状态；仅沉入净浆0.5mm时称达到终凝状态
38、。从加水拌和开始至两种状态所经历的时间（min），即分别为初凝时间及终凝时间。掺膨胀剂的水泥净浆的凝结时间比空白水泥净浆缩短30min左右，属于正常现象。2.4 膨胀剂限制膨胀率的测定 试验采用JC 476-2001附录A混泥土膨胀剂的限制膨胀率试验方法。2.4.1 方法要点1.试样制备用参考文献1 冯乃谦,实用混凝土大全.北京:科学出版社,2001:177-1852 黄春江,游宝坤.论我国混凝土膨胀剂生产的发展方向.中国建筑科技,2002(2)3 游宝坤.我国混凝土膨胀剂的发展近况和前景.混凝土膨胀剂及其应用C.中国建材工业出版社.2002年.P4.4 赵顺增,刘立等.现代建筑工程中混凝土收
39、缩特点及应对措施J.膨胀剂与膨胀混凝土.2005年第2期P4.5 唐志明. 膨胀剂在混凝土中作用机理研究J.辽宁建材,2008,04.6 王栋民.论膨胀剂的不可替代性A （游宝坤,赵顺增主编. 混凝土膨胀剂及其应用C）. 中国建材工业出版社.2006. 11：22-26.7 李乃珍,游宝坤,赵顺增. 多学科结合，实现裂缝控制A（游宝坤,赵顺增主编. 混凝土膨胀剂及其应用C）. 中国建材工业出版社.2006.11：16-21.8 阎培渝. 一分为二看膨胀剂的使用J. 膨胀剂与膨胀混凝土.2008.3：6-8.9 吴中伟.补偿收缩混凝土M . 北京:中国建筑工业出版社,1979.10 吴中伟.膨胀
40、混凝土M . 北京:中国铁道出版社, 1990.11 薛君玕,吴中伟主编.膨胀和自应力水泥及其应用M.中国建筑工业出版社.1985. 7：P477.12 游宝坤.我国明矾石的矿物组成、物化性质和在水泥中的应用R.中硅会水泥专业委员会第三届水泥学术年会论文.1986. 11：P16.13 赵顺增,刘立.补偿收缩混凝土有效膨胀的研究A （ 游宝坤,赵顺增主编.混凝土膨胀剂及其应用C）. 中国建材工业出版社.2006.11:185-191.14 吴中伟.膨胀混凝土M北京:中国铁道出版社, 1990.15 吴中伟.补偿收缩混凝土M北京:中国建筑工业出版社,1979.16 游宝坤.混凝土膨胀剂及其应用M
41、.北京:中国建材工业出版社,2002.17 范付忠, 施惠生.利用高钙粉煤灰生产膨胀水泥的初步研究J 水泥,1998,9.18 施惠生, 施京华,范付忠等. 高钙粉煤灰混合硅酸盐水泥的体积稳定性J.新世纪水泥导报,2000,4.19 昊学礼.高钙粉煤灰水泥浆体的膨胀性能J.建筑材料学报,1998,1(2):107-111.20 游宝坤,李乃珍.膨胀剂剂及其补偿收缩混凝土M.北京.中国建材工业出版社,2005:10-11.21 Wu Zhongwe i,Zhang Hongzhi.Expansive concreteM.Beijing: China Railway Press, 1990,3-4
42、.22 游宝坤,李乃珍.膨胀剂剂及其补偿收缩混凝土M.北京.中国建材工业出版社,2005:83.甲酸钠是1 表面活性剂性质的影响2 表面活性剂用量的影响仪器名称 型号参数 生产厂家 超声波清洗机 KS-180D 宁波海曙科生超声设备有限公司电子天平 JA3003 上海恒平科学仪器有限公司水浴锅 HH-S 巩义市英峪谷予华仪器厂电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9203A 上海奇欣科学仪器有限公司扫描电子显微镜 JSM-6390LV 日本电子株式会社X射线衍射仪 XD-2 北京普析通用仪器有限责任公司真空感应熔炼炉 ZG-0.025 锦州市华迪冶金设备制造厂表面活性剂具有特殊的两亲结构亲水性的极性基团
43、和憎水性的非极性基团3，当用表面活性剂对AN 进行特殊的表面处理时，表面活性剂分子中的亲水性基团便与AN 结合，使AN 颗粒的表面能降低，而憎水性基团则指向AN 颗粒外围，形成了一层憎水薄膜。这层憎水薄膜包覆了AN 的颗粒，因而有效地阻止了空气中水分子与AN 的直接接触，降低了AN 的吸湿性4。AN 吸湿的根本原因主要有两个方面：一方面由于它是一种易溶于水的极性无机盐，它的固体表面与空气中水分子之间存在着较强的静电作用，从而使水分子被吸附；另一方面AN 分子中的NO3- 离子可以以氢键的方式与水分子相结合。用阴离子表面活性剂处理后的改性AN，由于表面活性剂的表面作用以及其分子结构中所具有特殊的
44、两亲结构，其极性基团与AN 分子中的NH4+ 存在着较强的静电作用，并且以离子交换或离子对的方式吸附在AN 颗粒的表面，降低了AN 的表面能。阴离子表面活性剂分子中的非极性憎水基团便在AN颗粒表面的外围作定向排布，从而形成了一层较密集的“憎水薄膜层”，由于其包覆了AN 颗粒，它的憎水作用有效地阻止了空气中的水分与AN 颗粒的直接接触，因而能够降低AN 的吸湿性。对于阳离子型表面活性剂，其极性基团的阳离子与AN 分子中的NO3- 离子可以通过静电作用而相互吸引，其结果是既降低了AN 分子对水分子的静电作用，阻碍了AN 分子中的NO3- 离子通过氢键与水分子结合的能力，降低了AN 的表面能；又和阴
45、离子表面活性剂一样，阳离子表面活性剂的非极性憎水基团在AN 颗粒的表面也形成了密集的“憎水薄膜层”，因此，两者的共同作用使得用阳离子表面活性剂处理后的改性AN 吸湿性会进一步降低。对于复合表面活性剂，由于它是通过特殊的方法使两种表面活性剂复合而成的，它既含有阴离子表面活性剂，又含有阳离子表面活性剂。阴、阳离子表面活性剂之间的相互作用大大增强了表面活性，更有效地降低了AN 的表面能，使复合表面活性剂在AN 颗粒表面更容易吸附，憎水性的非极性基团更有利于在AN 颗粒表面形成密集的“憎水薄膜层”。由于复合表面活性剂克服了单一离子型表面活性剂的缺点，两种离子型表面活性剂所形成“憎水薄膜层”的憎水作用相互补充，更有效地阻止了空气中水分子与AN 颗粒之间的接触，因此，用复合表面活性剂处理后的改性AN，防吸湿性能优于用阴离子或阳离子表面活性剂处理后的改性AN。 结论用表面活性剂处理后的改性AN，其吸湿性可以得到有效地改
