建筑材料评职论文港口工程中引气剂对混凝土性能的影响

　　摘要: 目前国内外混凝土工程普遍通过掺加引气剂，在混凝土中引入均匀稳定的细小气泡来改善硬化混凝土的耐久性能。本文简要论述了我国引气剂不被广泛应用的原因,阐述了引气剂对混凝土拌和物及耐久性能的影响。

　　关键词:建筑材料评职论文,期刊征稿,引气剂,技术特性,作用,混凝土耐久性

　　引气剂在我国的混凝土工程中使用并不普遍,掺引气剂的混凝土仅占混凝土总量的百分之几。究其原因,除了担心引气剂降低混凝土的强度外,缺少更多性能优异、价格适宜的引气剂可供选择及由于引气剂使用不当致使效果不显著,对提高混凝土的抗渗性、耐久性重视不足,也是主要因素。美国、日本、加拿大、挪威等国家,在混凝土中使用引气剂很普遍,达到70 %～80 %。日本许多著名的高效减水剂都是添加了引气剂(AE 剂) 的引气型超塑化剂。

　　在混凝土工程中谨慎地使用一定量的引气剂,能在新拌混凝土中产生一定量的微细圆形封闭气泡,这对提高混凝土的流动性、和易性、可泵性,减少拌和物的离析和泌水,提高混凝土的均匀性、耐久性(抗渗性、抗冻性) 都是十分有益的。尤其在商品混凝土中使用性能优异的引气剂,可显著提高塑性混凝土和硬化混凝土的各项性能,而且还可以降低外加剂和混凝土的成本。优良引气剂的研究和应用是我国混凝土及其外加剂发展的需要和必然。

　　1、引气剂的作用机理

　　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：

　　1.1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。

　　1.2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。

　　1.3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。

　　2 正确应用引气剂不会降低混凝土强度

　　我们在C60～C90 的混凝土中成功地使用引气剂,解决了高强混凝土过于粘稠、板结、粘底等现象。长期以来一直认为掺引气剂就一定降低混凝土强度的观点是不全面的。这主要是因为:

　　2.1混凝土强度不仅与混凝土中空气引入量有关,也与引入空气泡的结构和孔径等有关。在某种意义上,孔的结构和孔径比孔隙率对混凝土宏观性能的影响更重要。不同孔径的气孔对混凝土性能的影响并不是一致的,国外一些学者认为,孔径50 nm 以下的孔属于无害孔。不同品种的引气剂对混凝土孔结构形成的影响是不同的,因而对混凝土强度、渗透性等的影响也是不同的,不能一概而论。

　　2.2使用性能优异的引气剂,一般可减少混凝土用水量的8 %～10 % ,从而可补偿因气孔率增加而引起的强度下降。

　　2.3引气剂的应用改善了混凝土的和易性、工作性、极大地减少了混凝土的泌水、离析,从而使混凝土的界面特性得以提高。在高水胶比的普通混凝土中,界面特性对混凝土抗压强度的影响较少,但界面特性对C70 以上的高强混凝土抗压强度的影响就较大,所以在低水胶比的高强混凝土中掺入适量的引气剂改善界面特性,往往使混凝土由于界面缺陷引起的强度,特别是抗折强度的损失得以补偿。例如道路混凝土中由于正确应用引气剂,混凝土的抗折强度不但不降低,还可能提高。

　　2.4在混凝土拌和物中单独掺加引气剂是极少的。通常引气剂和高效减水剂同时使用,或者在高效减水剂中复合适量的引气剂,这样因减水剂的高减水率而提高的混凝土强度,完全可补偿因使用引气剂使混凝土孔隙率增加而导致的强度损失。

　　3 引气剂对混凝土其它性能的影响

　　3.1引气剂对混凝土耐久性、抗冻性的影响

　　引气剂最早是作为提高混凝土抗渗性、抗冻性、抗盐冻剥蚀性而使用的一种外加剂。其主要原理是引气剂引入的小气泡切断毛细管的通路,降低毛细管作用,从而提高混凝土的抗渗性。这些微气孔在冰冻过程中能释放毛细管内的冰晶膨胀压力,从而避免生成破坏压力,减少和防止冻融的破坏作用,提高混凝土的抗冻性。

　　3.2 引气剂对混凝土干缩和徐变的影响

　　空气含量的增加会使混凝土的干缩值有所增大,但引气剂的减水作用又可以使干缩下降,因而当混凝土的强度、和易性相同时,在一定范围内引气不会对混凝土的徐变产生影响。

　　3.3引气剂对新拌混凝土性能的影响

　　在相同坍落度的条件下,掺有引气剂的混凝土,其浆体的和易性、流动性、塑性、浇注性、捣实性等非测量指标是不掺引气剂的混凝土浆体所不能比拟的。引气剂所引入的微细气泡宛如微细集料,对级配不良,尤其是细颗粒缺少的细集料有补偿作用,可以使混凝土显得砂浆富余;这些微小气泡联结和支撑着水泥颗粒,填塞了水泥颗粒间的空隙,从而阻止或减少了水泥和集料颗粒周围的水流,减少混凝土的泌水、沉降和离析。同时,由于这些气泡的“拨开”或“分散”作用,极大地增加了水泥或细集料的自由(非凝聚) 表面积,增加拌和物的粘性和工作性。

　　结论

　　正确掺入适量引气剂并不会降低混凝土强度;掺入引气剂后，混凝土的耐久性抗冻性得以改善;增加了新拌混凝土和易性和工作性。

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