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安徽建筑 2 0 1 3年第 5期( 总 1 9 3期 ) 引气剂种类对混凝土气泡特征参数的影响 E ff e c t s o f Ai r En t r a i n i n g Ag e n t O ff Ai r Vo i d Pa r a me t e r s o f Co n c r e t e 摘要 ：研究了新拌混凝土含气量相同 时， 掺 加不 同种 类引气剂的混凝 土 中气泡 特征参数的差异。引气剂的选用必须兼顾 新拌 混凝 土含 气量 和硬化 混凝 土 气泡结 构特征参数， 才能真正达到掺加引气剂以 显著提 高混凝土抗冻性的 目的。 关键词 ： 引气剂； 气泡质量； 含气量； 气泡 特征参数 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 2 文献标识码 ： A 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 1 8 5 0 2 1 研 究背景 引气剂作 为提高混凝土抗冻性 的 最主要技术措施已经被广泛应用于工 程实践中， 其效果也得到了认可 。目 前我国市场上引气剂产品很多，不同 的引气剂其匀质性差别很大，产品的 引气效果也有差距 ，在混凝土中引入 的气泡质量也不相同 。 目前在实际工程 中选用引气剂 时多 以新拌混凝土的含气量作为衡 量标准。但是在新拌混凝土初始含气 量相同的条件下 ， 硬化混凝土的含气 量依然会存在或多或少的差异， 即便 硬化混凝土的含气量大致相同， 气泡 的分布以及气泡特征参数也会 因引 气剂质量的差异而不同， 而这些因素 对硬 化混 凝 土的性 能 有很 大 的影 响 。因此 ， 有必要在引气量相同的前 提下， 研究不同引气剂所引入的气泡 特征参数的不同， 以作为选用引气剂 的参考因素。 针对引气剂的应用现状， 本文选 取了几种 国内常见的引气剂掺入混 凝土中， 在控制新拌混凝土有相同的 含气量的前提下， 研究不 同引气剂所 引入的气泡特征参数的差异。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 8 1 3 作者简 介 ： 昊海林 ( 1 9 8 4 一) ， 男， 安徽合 肥 人 ， 主要从事高性能混凝土与混凝土外加 剂应用研 究工作。 吴海林 ， 周华新 ，黄志讲 ( 江苏博特新材料有限公司 ， 江苏南京2 1 O 0 0 8 ) A EA A AE A B AE A C AE A D 引气剂类 型 图 1 引气剂种类对混凝土含气量的影响图 AB A A E B AEA C AEA D 引气剂 图 3 引气 剂种类对气泡平均直径 的影 响 2 试验 J - 暄 量 厘 鼎 1 3 4 1 26 l1 8 11 0 AEA- A AEA- B AEA C AEA D 引气剂类型 图 2 引气剂种 类对混凝土气泡间距系数的影响 AE A_ A A队 B A队 C AE A D 引气剂 图 4 引气剂种类对气 泡比表面积的影响 2 1 原材料 水泥 ： 江南小野 田P 5 2 5 硅酸盐水泥； 砂： 中砂， 细度模数 2 8 ； 粗集料 ： 最大粒径 2 0 m m， 5 l O mm占4 0 ， 1 0 2 0 ra m占 6 0 ； 粉煤灰 ： 南京华能电厂 I 级灰 ， 密度为 2 2 0 0 k 咖 ； 为比较气泡质量对混凝土气泡特征参数的影响， 试验选用 4种引气剂， 分别为： 合 成阴离子表面活性剂类引气剂( A E A A) 、 烷基磺酸盐类引气剂( A E A B ) 、 改性松香热聚 物类引气剂( A E A C) 及皂甙类引气剂( A E A D) 。 2 2试验方 案与 方法 混凝土含气量多 以新拌混凝 土含 气量来表示 ， 在相 同初始含气量 的条件下 ， 硬化混 凝土的含气量依然会存在或多或少的差异， 即便硬化混凝土的含气量大致相同， 气泡的 分布以及气泡特征参数也会因引气剂质量的差异性而不同。本文在控制新拌混凝土初 始含气量在同一范 围 ( 6 0 0 5 )的前提下进行实验 ， A E A A 、 A E A B 、 A E A C 、 A E A D四种引气剂的掺量分别为0 0 0 6 、 0 0 0 7 、 0 0 o 2 和0 0 0 8 。混凝土配合比 ： m( 水泥)： m( 粉煤灰)： m( 水)： m( 砂 ) ： m( 石) = 2 3 1： 9 9： 1 3 2： 6 8 1： 1 2 1 0 。 新拌混凝土含气量采用 日本进口的气压式直读含气量测定仪测定；所有成型的试 件均按照 A S T M C 4 5 7的规定采用显微镜观测计数法测定硬化混凝土中的实际含气量和 气泡间距参数， 测定硬化混凝土气泡特征参数， 探讨不同气泡质量对硬化混凝土气泡特 征参数的影响。 3 试验结果及分析 3 1 混凝土含气量 I _1 检 测 、 试 验 与 测 量 技 术 安 徽 建 筑 囝 =2 ” 一 v 咖 姐 o O O O O =合 _r f 删露 鼎 2 0 1 3年第 5期( 总 1 9 3期 ) 安徽建筑 检 测 、 试 验 与 钡 量 技 术 安 徽 建 筑 国 在混凝土中掺加不同种类引气剂， 将新拌混凝土初始含气 量控制在同一范围( 6 0 O 5 ) 时， 硬化后混凝土气泡参数按 实验方案进行实验。 气泡质量对硬化混凝土含气量的影响结果 如图 1 所示。 从图 1中可以看出， 掺加不同种类的引气剂时， 尽 管新拌混凝土的含气量相同， 但硬化混凝土中的含气量发生了 较为明显的变化； 其含气量保留率( 硬化混凝土含气量占相应 新拌混凝土含气量的百分比)也有所差异 。A E A A、 A E A B、 A E A C、 A E A D四种硬化混凝土 的含气量分 别为 4 7 、 4 9 、 4 8 和 3 6 ，其含气量保留率分别为 7 8 7 、 7 5 6 、 6 5 和 74 3 。 试验结果表明掺加 A E A D引气剂的硬化混凝土含气量与 前三种相差 1 1 ， A E A D属于非离子型皂甙类引气剂，皂甙 分子中的葡萄糖单元具有很多羟基， 分子量较大， 能与水分子 形成氢键， 亲水性很强， 形成的气泡较小， 表面粘弹性较好 ， 稳 泡能力较强， 但起泡能力较差。与合成阴离子表面活性剂类引 气剂( A E A A ) 、 烷基磺酸盐类引气剂( A E A B) 及改性松香热 聚物类引气剂相比， 皂甙类引气剂( A E A) 在气泡方面能力较 弱。在含气量保留率方面即硬化后混凝土含气量， A E A C引气 剂与其他三种相比相差约 1 3 ， 即损失较快， 分析其原因可能 是 A E A C为改性松香热聚物类引气剂， 属阴离子型引气剂， 具 有较好的起泡能力 ， 但泡沫较大， 稳定性不够好。A E A B为烷 基磺酸盐类引气剂 ，属于石油化工衍生物改性而获得的引气 剂， 此类引气剂在国内品种不多， 相比而言， 国外企业品种较 多， 此类引气剂起泡效果和稳泡能力较好。 A E A A属于合成阴 离子表面活性剂类引气剂， 以阴离子表面活性剂为主 ， 同时引 入适量的非离子表面活性剂获得的引气剂，试验结果表明 A E A A引气剂起泡能力强， 泡沫均匀、 稳定性非常好。混凝土 的含气量从一定程度上说明了引气剂起泡能力和稳定效果， 由 此可知 ，引气剂 A E A A引入的气泡稳定性最好，而引气剂 A E A C引入 的气泡稳定性最差 。 3 - 2气泡 间距 系数 图 2为引气剂种类对混凝土气泡间距系数的影响， 尽管 4 种新拌混凝土的含气量相近( 6 0 0 5 ) ， 但其硬化混凝土的 气泡 间距 系数存在 显著差异 。掺加 A E A A、 A E A B 、 A E A C 、 A E A D四种引气剂的硬化混凝土的气泡间距系数分别为 ： 1 2 5 9 3 lq 、 1 3 1 9 8 m、 1 3 6 7 4 m和 1 3 1 6 9 m。可以看 到 ， 引 气剂 A E A A引入气泡的间隔系数最小 ，引气剂 A E A C引入 的气泡间隔系数最大，引气剂 A E A B与 A E A D引入气泡的 间隔系数居中， 两者相差不大。 气泡的间隔系数对混凝土的抗冻性影响很大， 若气泡间隔 系数小 ， 则混凝土中气泡分布较为紧密， 对缓解混凝土受冻融 时产生的膨胀应力有很大的贡献。试验过程中， 用肉眼便可看 到混凝土截面因引气剂产品不同而引入气泡的差异性。 引气剂 A E A C所引入的气泡分布不均匀，且混凝土中有大量不规则 气泡 ， 分析其原因为引气剂 A E A C引入气泡不良所致。 而引气 剂 A E A A经过喷涂荧光粉后， 在紫外灯的照射下， 看到气泡是 均匀分散的， 且没有明显的大气泡。 2 3气泡平均直径及 比表面积 图 3 、 4分别显示了引气剂种类对硬化混凝土的气泡平均 直径 和比表面积的影响规律 。 从图 3中可以看出，与气泡间距系数规律对应 ，引气剂 A E A C引入的气泡直径较其他产品偏大，与其混凝土中截面 出现大气泡是一致的；引气剂 A E A B虽然其引入的气泡间隔 系数较小， 但气泡直径还是略大； 引气剂 A E A D虽然硬化混凝 土中含气量保留率较低， 含气量损失率较大 ， 但其引入的气泡 不仅气泡间距系数不大， 而且气泡平均直径是四类产品中最小 的。选择引气剂时， 对于引入气泡质量好但含气量损失率较大 的产品， 可以适当提高其掺量。 虽然提高了工程成本， 但对混凝 土的耐久性也有了很大的提高。从图4中可以看出， 引气剂引 入的气泡比表面积的分布与其对应的气泡直径规律一致， 引入 气泡比表面积由大到小排序为： A E A C A E A BA R A A AEAD。 因此，若在混凝土中应用引气剂以提高混凝土的抗冻性 时， 除应考虑新拌混凝土含气量外， 仍需考虑硬化后混凝土的 含气量及硬化混凝土中气泡的间距系数。 一方面控制新拌混凝 土的含气量，另一方面应控制硬化混凝土的气泡特征参数， 才 能达到提高混凝土抗冻性能的目的。 4结论 掺不同类型引气剂的新拌混凝土含气量与硬化后混凝 土中的气泡特征参数之间没有相关性， 用新拌混凝土含气量来 评价掺不同品种引气剂混凝土的抗冻性， 可能会有较大偏差。 当新拌混凝土的含气量相同时， 因所使用的引气剂产品 质量的优劣，硬化后混凝土中的气泡特征参数有很大差异； 皂 甙类起泡效果差， 但气泡小， 稳定性好； 改性松香热聚物类引气 剂起泡效果好 ， 但起泡较大 ， 稳泡效果差； 综合考虑起泡、 稳泡 及气泡结构特征参数等性能， 合成阴离子表面活性剂类引气剂 性能较好。 若要真正达到引入引气剂以显著提高混凝土抗冻性的 目的， 必须兼顾新拌混凝土含 气量 和硬化混凝土气泡结构特征 参数， 优选高性能引气剂。 参考文献 1 吴方政， 王利锋， 单俊鸿 混凝土引气剂的研究现状 J 】 公路交通科 技， 2 0 t 1 ( 1 2 ) 2 】 黄孝葡， 许彩虹， 王丽文 硬化混凝土 中气泡性质对抗冻性影响的试 验研究【 J 中国港湾建设， 2 0 0 3 ( 3 13 严捍东 ，孙伟， 李钢 大掺量粉煤灰水工混凝土 的气泡参数和抗冻性 研究【 j 】 工业建筑， 2 0 0 1 ( 8 ) 【 4 J 杨钱荣， 张树青， 杨全兵， 季文革 引气剂对混凝土气泡特征参数的影 响U 】 同济大学学报( 自 然科学版) ， 2 0 0 8 ( 3 ) 5 张金喜，郭明洋， 杨荣俊， 张莉引 气剂对硬化混凝土结构和性能的影 响 J _ 武汉 理工大学学报， 2 0 0 8 ( 5 ) 6 田培， 刘加平， 等混凝土外加剂手册 M 】 北京： 化学工业出版社， 2 0 0 9 7 】 缪昌文 高性能混凝土外加剂 M 】 北京： 化学工业出版社， 2 0 0 8 8 张云清，余红发， 王甲春 气泡结构特征对混凝土抗盐冻性能的影响 J 华南理工大学学报( 自 然科学版) ， 2 0 1 1 ( 1 1 ) 量