含氣量對(duì)混凝土性能的影響

趙長江，王松亮，劉先國

（1. 江蘇名和集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003；2. 徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

0 前言

我國北方地區(qū)冬季比較寒冷，容易結(jié)冰，混凝土受凍融循環(huán)破壞嚴(yán)重[1]，因此對(duì)混凝土的抗凍性能要求較高。研究表明，含氣量是影響混凝土抗凍性的重要因素[2]，混凝土生產(chǎn)企業(yè)通常采用摻加引氣劑的方法提高混凝土的含氣量。引氣劑能在混凝土中引入大量微小均勻的氣泡，為混凝土中水的相變產(chǎn)生的凍脹壓力提供緩沖，從而提高混凝土的抗凍性能。

混凝土的含氣量受到引氣劑品種與摻量、原材料品種與用量、生產(chǎn)工藝、施工方式等多種因素的影響[3]，其大小不僅影響混凝土抗凍性，對(duì)混凝土和易性、強(qiáng)度、抗?jié)B等性能也有明顯影響[4]。相比抗凍混凝土，普通混凝土的含氣量較低，但其對(duì)混凝土性能的影響也不可忽視。本文擬通過摻加引氣劑與消泡劑調(diào)整混凝土的含氣量，研究含氣量對(duì)混凝土性能的影響。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯(lián) P·O42.5 水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 28.4%，28d 抗壓強(qiáng)度 50.5MPa。

（2）粉煤灰：國華 Ⅰ 級(jí)灰，45μm 方孔篩篩余6.1%，28d 活性指數(shù) 76%。

（3）礦粉：徐鋼 S95 級(jí)礦粉，流動(dòng)度比 100%，28d 活性指數(shù) 99%。

（4）天然河砂：Ⅱ 區(qū)中砂，含泥量 1.2%，細(xì)度模數(shù) 2.5。

（5）碎石：公稱粒徑 5～20mm 碎石，含泥量0.5%。

（6）水：市政自來水。

（7）外加劑：蘇博特 PCA-1 高效減水劑，減水率18.6%。

（8）引氣劑：蘇博特 GYQ?-Ⅰ 引氣劑。

（9）消泡劑：蘇博特 PXP-Ⅰ 混凝土消泡劑。

2 試驗(yàn)方法

以強(qiáng)度等級(jí) C35 的普通混凝土配合比為理論配合比，具體配合比見表 1。根據(jù)理論配合比配制混凝土，通過摻入引氣劑與消泡劑來控制混凝土的含氣量，檢測不同含氣量混凝土的性能。

表1 試驗(yàn)用 C35 理論配合比

混凝土性能檢測參照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》及 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 含氣量對(duì)混凝土工作性能的影響

以 C35 理論配合比為基準(zhǔn)配合比，摻入消泡劑或引氣劑配制混凝土，改變消泡劑或引氣劑用量以調(diào)整混凝土含氣量。檢測混凝土拌合物的工作性能，檢測結(jié)果如表 2 所示。

由表 2 和圖 1 可以看出，隨著混凝土含氣量的增加，混凝土拌合物的坍落度明顯提高，且 1h 坍落度損失下降；但含氣量過高時(shí)，混凝土拌合物的坍落度有所下降，且 1h 坍落度損失增加。一般來說，混凝土中膠凝材料體系的顆粒級(jí)配與最佳狀態(tài)有所差別[5]，而引氣劑引入的微小氣泡能改善膠凝材料體系顆粒級(jí)配，減少顆?？障吨械奶畛渌?；同時(shí)引入的氣泡能在水泥漿體中起到潤滑作用，提高混凝土流動(dòng)性[4]。但含氣量過高時(shí)，過量的微小氣泡會(huì)合并為大氣泡，使得上述作用削弱，且大氣泡更容易逃逸，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土坍落度損失加大。

表2 不同含氣量混凝土工作性能檢測結(jié)果

圖1 不同含氣量混凝土坍落度變化

3.2 含氣量對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

以上述所配制混凝土制作混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試塊，檢測硬化混凝土抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果如表 3 所示。

表3 不同含氣量混凝土力學(xué)性能檢測結(jié)果

圖2 不同含氣量混凝土抗壓強(qiáng)度變化

結(jié)果表明：當(dāng)含氣量較低時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度變化很??；當(dāng)含氣量過高時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著含氣量的增加而迅速下降?；炷僚浜媳认嗤瑫r(shí)，氣泡量的增加將降低混凝土的密實(shí)度，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土抗壓強(qiáng)度降低[6]；而混凝土含氣量較低時(shí)，引氣劑引入的微小氣泡能阻斷混凝土中的毛細(xì)孔通道，分散混凝土內(nèi)部應(yīng)力[7]，兩種作用相互抵消，混凝土抗壓強(qiáng)度變化不大?；炷梁瑲饬窟^高時(shí)，微小氣泡合并為大氣泡，使混凝土內(nèi)毛細(xì)孔通道相互連通，導(dǎo)致混凝土抗壓強(qiáng)度大幅下降。

3.3 含氣量對(duì)混凝土耐久性能的影響

混凝土耐久性能是影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，關(guān)系著混凝土的安全性和使用壽命?？?jié)B等級(jí)、抗凍等級(jí)、碳化深度、電通量是混凝土耐久性的重要指標(biāo)，分別檢測混凝土的相關(guān)耐久性能，檢測結(jié)果如表 4所示。

表4 不同含氣量混凝土耐久性能檢測結(jié)果

圖3 含氣量與電通量的關(guān)系曲線

圖4 含氣量與碳化深度的關(guān)系曲線

圖5 含氣量與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系曲線

結(jié)果表明：隨著含氣量的提高，混凝土的電通量與碳化深度增加，凍融循環(huán)次數(shù)則先增加后降低?；炷梁瑲饬康奶岣呤沟糜不炷恋拿軐?shí)度降低，空氣中的CO2和混凝土內(nèi)的氯離子在混凝土中的移動(dòng)能力增加，導(dǎo)致混凝土抗碳化和抗氯離子滲透性能降低；微小氣泡的引入能緩解水的相變產(chǎn)生的壓力，提高混凝土的抗凍能力，但過量的氣泡會(huì)導(dǎo)致混凝土抗凍融性能的降低。

4 結(jié)論

（1）混凝土中引入適量的微小氣泡可以改善膠凝材料體系顆粒級(jí)配，并起到潤滑作用，從而提高混凝土工作性能；但過量氣泡會(huì)導(dǎo)致混凝土工作性能降低。

（2）混凝土含氣量較低時(shí)，混凝土力學(xué)性能變化不大；但過高的含氣量將導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能大幅下降。

（3）含氣量的提高會(huì)導(dǎo)致混凝土抗?jié)B、抗碳化、抗氯離子滲透性能降低；混凝土抗凍融性能隨著含氣量的提高先提高后降低。