含氣量對全機制砂混凝土性能的影響

林丹江

（福建路信交通建設(shè)監(jiān)理有限公司，福建 福州 350008）

河砂經(jīng)過大量開采后已經(jīng)出現(xiàn)枯竭的局面，在供應(yīng)量與品質(zhì)都大幅下降的情況下，機制砂逐步成為主要的細集料來源形式。全機制砂混凝土性能對于施工品質(zhì)具有直接影響，各類因素中含氣量較為關(guān)鍵，探尋其對于混合料性能的作用機制具有必要性。

1 研究含氣量對全機制砂混凝土綜合性能影響的必要性

混凝土生產(chǎn)中，細集料是重要的組成部分，現(xiàn)階段以天然河砂和機制砂居多。在基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模逐步擴大之下，混凝土需求量隨之增加，僅憑常規(guī)的河砂已經(jīng)難以為施工提供充足的原料支持，且為了控制生產(chǎn)成本，多數(shù)地區(qū)已經(jīng)引入了機制砂，將其作為混凝土生產(chǎn)中的細集料。作為一種新型材料，機制砂的棱角較多，含粉量較大，形成全機制砂混凝土后存在流動性不足的問題，且伴隨較大的坍落度損失，加大了泵送難度。此時，引氣劑的使用則成為解決上述問題的重要途徑。

混凝土生產(chǎn)中，在原材料的基礎(chǔ)上摻入適量高效引氣劑，在其作用下可在混凝土中形成豐富的微小氣泡，其具備與“滾珠”相類似的作用，因此混凝土流動性增強，同時由于水分會均勻地分布于氣泡的表面，減少混凝土表面水分的自由流動，減少泌水，增強了保水性能，解決了流動性不足和長距離運輸中存在的坍落度損失問題。此外，由于微小氣泡被均勻地分布至整個混合料中，確保了混凝土的后期性能。

2 原材料及試驗方法

2.1 原材料

（1）水泥。選擇的是荻港海螺水泥股份有限公司的P.O42.5水泥。

（2）細集料。選擇的是機制砂，此類材料的細度模數(shù)為2.9，表觀密度為2640kg/m3。

（3）粗集料。選擇的是碎石，產(chǎn)自福州長樂，粒徑為5～25mm，表觀密度為2660kg/m3。

（4）粉煤灰。選擇的是福建大唐同周益材環(huán)?？萍加邢薰緦幍路止镜蘑蚣塅類粉煤灰。

（5）減水劑。選擇的是上海高鐵化學(xué)建材有限公司GIS-502聚羧酸高性能減水。

（6）引氣劑。選擇的是贏創(chuàng)德固賽（中國）投資有限公司生產(chǎn)的贏創(chuàng)601引氣劑，形態(tài)為液態(tài)。

（7）水。選擇質(zhì)量達標(biāo)的普通自來水。

2.2 試驗內(nèi)容

（1）使用時的性能測試。嚴(yán)格遵循規(guī)范，測定混凝土的各項指標(biāo)，如坍落度、泌水率、流動度等。

（2）含氣量測試。此處選擇的設(shè)備是北京路達儀器有限公司生產(chǎn)的CA-3型直讀式含氣量測定儀，在其支持下明確混凝土的含氣量，該儀器經(jīng)過計量檢定單位的校準(zhǔn)，精度較高，結(jié)果具有可靠性。

3 全機制砂混凝土配合比

從全機制砂混凝土性能的角度來看，含氣量是重要的影響因素，該次研究從流動度、坍落度和泌水率三個角度切入，以含氣量為變量，通過改變含氣量的方式，分別制得各條件下的全機制砂混凝土和砂漿，再圍繞上述三項指標(biāo)展開針對性分析?；炷林?，采取的水灰比為0.41；砂漿中，采取的水灰比為0.5。各組混合料的用量情況如表1、表2所示。

表1 全機制砂混凝土配合比

表2 試驗砂漿的配合比 單位：g

4 試驗結(jié)果及分析

4.1 引氣劑摻量對含氣量的影響

選取相同的材料，改變其用量情況，分別制得全機制砂混凝土和砂漿，在相關(guān)儀器的輔助下分別檢測各引氣劑摻量下所制得的混合料的含氣量，具體如圖1所示[1]。結(jié)合所給內(nèi)容得知，在引氣劑摻量增加的情況下，所有混合料的含氣量都呈現(xiàn)出持續(xù)增加的趨勢。通過對全機制砂混凝土的分析，若引氣劑摻量為0～0.012%，此階段內(nèi)其含氣量呈線性增長的特點。從成因來看，這一特性的出現(xiàn)與引氣劑的性質(zhì)有關(guān)，其是一種表面活性劑，伴隨用量的增加，所產(chǎn)生的微小氣泡數(shù)量也將迅速增多；加之所用材料性質(zhì)具有一致性，因此這一規(guī)律在砂漿中依然適用。

圖1 全機制砂混凝土含氣量與引氣劑摻量關(guān)系

4.2 含氣量對全機制砂砂漿流動度的影響

基于上述分析，初步掌握了引氣劑摻量改變時對應(yīng)混合料的含氣量變化特性，在此基礎(chǔ)上可以根據(jù)含氣量需求制得相應(yīng)的混合料，從而對流動性等性能指標(biāo)進行測定。

從試驗結(jié)果來看，若含氣量控制在2%～10%，制得的砂漿在流動性上更為良好。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)與微小氣泡有關(guān)，其發(fā)揮出“滾珠軸承”的作用，因此砂漿流動性不足的問題得到改善。伴隨含氣量的持續(xù)增加，當(dāng)其超過10%時，可以發(fā)現(xiàn)此時砂漿的流動性不再出現(xiàn)明顯的增加，甚至是略有降低或是基本維持原狀。究其原因，與氣泡泡徑偏大有較大關(guān)聯(lián)。因此，在拌制砂漿時應(yīng)嚴(yán)格控制含氣量，使其維持在6%～10%最為合適。

4.3 含氣量對全機制砂混凝土坍落度的影響

拌制全機制砂混凝土，經(jīng)檢測后獲得各含氣量下所產(chǎn)生的坍落度，將所得結(jié)果繪制成圖形，具體如圖2所示。

圖2 含氣量與全機制砂混凝土坍落度的關(guān)系

根據(jù)所給內(nèi)容得知，在含氣量增加的情況下，混凝土坍落度也表現(xiàn)出明顯上升的趨勢，伴隨該值的持續(xù)增加，當(dāng)含氣量達10%時，可以發(fā)現(xiàn)混凝土的坍落度為166mm，此時的性能可滿足100m泵送高度施工條件下對坍落度所提出的要求。這是因為引氣劑為典型的表面活性劑，可被有效地吸附至水泥、機制砂等物料中，彼此間將會產(chǎn)生相互排斥的薄膜，有效削弱了漿體流動阻力；此外，還與引氣劑分子的運動規(guī)律有關(guān)，其被吸附至氣泡膜表面，從而達到增強氣泡穩(wěn)定性的效果，具有“滾珠軸承”的作用，這一特性解決了漿液和易性差的問題，整體塌落度損失得到有效控制。當(dāng)含氣量超過10%時，混凝土的坍落度雖有變化但極為微弱。

4.4 含氣量對全機制砂混凝土泌水率的影響

伴隨含氣量的變化，拌制所得的全機制砂混凝土的泌水率也存在差異?；谠摯卧囼灥弥捎诤瑲饬康脑黾?，泌水率表現(xiàn)出逐步下降的趨勢。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，與引氣劑的摻入有較大的關(guān)聯(lián)，由于分布有大量氣泡，在其作用下隔斷了自由水泌出通道，抑制了水分的流動，阻礙了自由水泌出[2]。此外，氣泡的分布具有均勻性，能夠提升混合料的內(nèi)聚力，此時水泥漿體可以完整地包裹住機制砂等各類物料，從而達到減少泌水量的效果，提高了泵送效率。基于此特點，在全機制砂混凝土生產(chǎn)過程中可適當(dāng)增加含氣量。

4.5 試驗結(jié)果

（1）大量微小氣泡的存在可以發(fā)揮出“滾珠軸承”的作用，若含氣量介于2%～10%，在此區(qū)間內(nèi)含氣量增加，所產(chǎn)生的砂漿流動度也表現(xiàn)出逐步提高的趨勢。

（2）引氣劑不僅具有引氣的作用，還能夠解決混凝土坍落度損失過大的問題。

（3）在含氣量不斷增加的條件下，基于機制砂拌制所得的混凝土在泌水率這一指標(biāo)上表現(xiàn)出下降的趨勢。

（4）含氣量的控制至關(guān)重要，具體為6%～10%時的混凝土性能最為良好。

（5）機制砂具有更優(yōu)良的保水性，在此方面明顯優(yōu)于河砂，同時其界面過渡區(qū)整體性質(zhì)較好，結(jié)構(gòu)更加密實等。此外，機制砂中含有大量的細微顆粒，此部分的性質(zhì)與惰性摻合料類似，能夠起到填充空隙的效果[3-4]。

5 結(jié)束語

綜上所述，全機制砂混凝土是當(dāng)前建筑工程中的主要應(yīng)用形式，其具備抗壓強度良好、性能穩(wěn)定等多重特點，與河砂混凝土性能并無過多的差異?；跈C制砂的應(yīng)用，可以顯著改善低強度等級混凝土的性能，使其在和易性、抗壓強度等方面都滿足施工要求。該次試驗選擇的是優(yōu)質(zhì)機制砂，并輔以適量的減水劑，通過對含氣量的控制，最終生產(chǎn)的全機制砂混凝土整體性能優(yōu)良。