浅谈引气剂对水工混凝土性能的影响.pdf

第 4 期 ( 总第1 0 9 期) 中国水能及电气化 N o 4( T O T A L N o 1 0 9 ) 2 0 1 4 年4 月 C h i n a Wa t e r P o w e r &E l e c t r i ti c a t i o n 浅谈引气剂对水工混凝土性能的影响 张 玮 ，王铁 强，潘全 路 ，赵 继勋 ( 河北省水利水电科学研 究院，石家庄0 5 0 0 0 0 ) 摘要：通过试验研究，证明引气剂可以改善水工混凝土的和易性，适量掺入引气剂可提高混凝土的坍落度 ， 降低混凝土的泌水量，提高混凝土的抗冻等级，但抗压强度会降低。引气剂的掺加使混凝土氯离子渗透系数明 显降低 ，抗渗性 能提高。 关键词 ：水工混凝土 ；引气剂 ；工作性能 ；耐久性能 中图分类号：T U 5 2 8 文献标识码 ：A 文章编号：1 6 7 3 - 8 2 4 1( 2 0 1 4 )0 4 - 0 0 5 4 - 0 4 On I mp a c t o f Ai r - e n t r a i n i n g Ag e n t o n Hy d r a u l i c Co n c r e t e Pe r f o r ma n c e Z H A N G We i ， WA N G T i e - q i a n g ， P A N Q u a n l u ， Z H A O J i X U I1 ( H e b e i W a t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e ， S h ij i a z h u a n g 0 5 0 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： E x p e rime n t a l s t u d i e s p r o v e t h a t a i r e n t r a i n i n g a g e n t s c a n i mp r o v e t h e w o r k a b i l i t y o f h y d r a u l i c c o n c r e t e T h e s l u mp o f c o n c r e t e c a n b e i n c r e a s e d b y s u i t a b l y a d d i n g a i r e n t r a i n i n g a g e n t s ，t h e r e b y l o w e ri n g t h e wa t e r s e c r e t i o n o f c o n c r e t e ，a n d i mp r o v i n g t h e f r o s t r e s i s t a n t l e v e l o f c o n c r e t e，b u t t h e c o mp r e s s i o n s t r e n g t h wi l l b e r e d u c e d Ad d i t i o n o f a i r e n t r a i n i n g a g e n t p r o mi n e n t l y r e d u c e s c o n c r e t e c h l o ri d e i o n p e r me a b i l i t y c o e ffi c i e n t a n d i mp r o v e i mp e rm e ab i l i t y ， Ke y wo r d s ：h y d r a u l i c c o n c r e t e ；a i r - e n t r a i n i n g a g e n t ；w o r k p e r f o r ma n c e；d u r a b i l i t y 水工 混凝 土 主要指 用 于水 利水 电工程 中的混 凝 土。一般来讲 ，水工混凝土建筑体积 巨大 ，且 直接与 水接触 ，它 以耐久性 为首要设计指标 ，这种混凝 土有 可能 为基础设施工程提供 1 0 0年 以上 的使 用寿命 ，这 就要求混凝土具有很高的耐久性。如今外加剂已经成 为 昆 凝土中必不可少的第五元素 ，它在很大程度上提 高了混凝土的耐久性 、强度与适应性 ，引气剂的研发 和生产已经逐 步变成了外加剂领域 的一个 热点 。有种 观念认为引气剂会降低混凝土的抗压强度，而且由于 气泡的存在 ，会 使 混凝 土 表 面在 硬化 后 留下 微 小孔 洞，使混凝土表面变得粗糙不光洁，并且引气剂的加 5 4 入会使混凝土 中存在许多气泡 ，使混凝 土 内部 变得不 密实 ，这与要求混凝 土插 捣密实恰 好相反 。其实 这种 认知是不合理也是不恰当的。适量合理地加入引气剂 不仅不会影响混凝土的工作性能和耐久性能 ，同时引 气后形成相互独立的、微小的气泡被均匀稳定地引入 到混凝土中，这就像滚珠轴承的作用，将显著改善t 昆 凝土拌和物的和易性 ，并极大地抑制了混凝土泌水和 离析现象的发生。引气剂的加入能使混凝土的含气量 达到3 以上。引气剂引入到混凝土中稳定存在的气 泡是 相当微 小的 ，其直径 约为 2 01 0 0 0 p , m，由于各 个气 泡被彼此隔离 ，切断 了混凝 土由于硬 化收缩产生 科学研究及工程设计 S c i e n t i f i c Re s e a r c h& En gi n e e r i ng De s i g n 的毛细孔通道 ，使外部水分不易渗入，可减缓其水分 结 冰膨 胀 的作用 ，从 而提 高 混凝 土 的抗 冻 融循 环 能 力。在总的胶凝材料用量及单位用水量不变的条件 下能使混凝土的抗冻性提高到 F 1 0 0以上。水工混凝 土大多与多水环境接触，这就要求混凝土具有较强的 抵抗冰冻破坏的能力及较高的抗渗等级，引气剂已成 为水工 混凝 土配合 比设计不可缺少的组分 。 1 试验原材料及 配合 比 1 1 试验原材料 混凝土试拌采用 P 0 4 2 5水泥 、 级粉煤灰 ，细 骨料为 天然 河 砂 ，粗 骨料 为 人工 碎 石 ，二级 配 石 子 2 0 4 0 m m与 5 2 0 ra m选 用质量 比为 6 ： 4 。水 胶 比定 为 0 4 4 ，粉煤灰掺量为 2 3 ，采用 G K - 3 0 0 0 ( 液体 ) 减水剂 、G K - 9 A引气 剂 ( 膏状 ) 。水 泥与 引气 剂检验 结果见表 1 、表 2 。 表 1 水泥的检验结果 比表 面积 标稠用水量 凝结时 ( m i n ) 抗 折强度( MP a ) 抗压强度 ( MP a ) 检验项 目 安定性 ( c m g ) ( ) 初凝 终凝 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 标准要求 3 0 0 0 合格 4 5 6 0 0 3 5 6 5 1 7 0 4 2 5 检验结果 3 3 8 9 2 8 4 合格 2 0 0 2 4 0 5 4 8 7 2 5 7 5 2 1 表 2 GK- 9 A ( 膏状)引 气 剂 检 验 结 果 减水率 泌水率 比 含气量 2 8 d收缩率比 凝结时间差 ( m i n ) 抗 压 强 度 比 检验项 目 ( ) ( ) ( ) f 1 初凝 终凝 3 d 7 d 2 8 d 标 准要求 6 7 0 4 5 5 5 1 0 0 0 I ( 很高) 5 0 01 0 0 0 ( 高) 1 0 0 5 0 0 ( 中) 5 01 O 0 ( 低) l O 5 O V ( 很低 ) 5 1 O V I( 极低 ) 5 ( 可忽略 ) 表 5 泌水与不泌水氯离子渗透性 配 比编号 Z 1 Z _ 2 M 1 M- 2 氯离子扩散系数 ( 1 O 。c m s ) 2 2 2 3 5 1 2 7 3 4 2 7 5 5 9 l 混凝土渗透性能 很低 极低 很低 极低 舳 加 加0 科 学研 究及 工程设计 S c i e nt i f i c Re s e a r c h Eng i n e e r i ng De s i g n 由数据统计结果可看 出编号 Z 一 1和编号 M一 1的试 块处于同一水平 ，编号 z 一 3和编号 M 3的试块 处于 同 一 水平 ，从 配 比来看 ，Z 一 1是 压力泌 水率较 小不加 引 气 剂的配 比， z 一 3是压力泌水率较 小加引气剂 的配 比， M 1 是压力泌水率较大不加引气剂的配比，M 3是压 力泌水率较小加引气剂的配比。由各个配比对 比分析 可得出以下结论 ： a Z 一 1 M 一 1 、Z 一 3 Z - 3 、M- 1 M- 3 ， 混凝土 中存在稳定均匀 的气泡会提高其抗渗性能 。 5 引气 剂对水工混凝土抗 冻融性能 的影响 混凝土抗冻融性能按 水工混凝土试验规程 ( S L 3 5 2 -2 0 0 6 )进行 测试 。掺与 不掺 引气 剂 的混 凝 土抗冻融性能试验结果见表 6 表 6 混凝土 2 0 0次快 速冻融试 验结果 试件组号 质量损失率 ( ) 相对动弹性模量 ( ) Z一 1 1 2 3 5 8 1 Z- 2 0 8 5 9 0 2 M 1 3 2 4 5 0 6 M- 2 2 1 3 71 2 从表 6可 以看 出，掺引气剂混凝土试 件均能达 到 2 0 0次冻融循环 。不 泌水时 ，不掺引气 剂 的混 凝土试 件质量损失率与掺引气剂试件接近，但相对动弹性模 量低于破坏值 ；泌水时，虽然不掺引气剂的混凝土试 件质量损失率与掺 引气剂试件接 近但都 较大 ，不掺 引 气剂的混凝土试件相对动弹性模量低于破坏值，即达 不到 2 0 0次冻融循环的要求。 引气剂 的引气作用可 以在新拌? 昆 凝 土 中引入一定 量 的气泡 ，有效地改善混凝土 内部 的孔结构 ，从 而提 高混凝土 的力学性能 。引气剂 的加入 ，使得混凝 土 内 部 的孔间距变小 ，对混凝土受冻时的破坏力起缓 冲作 用，从而提高混凝土抗冻性。 6 结 论 - a 引气 剂具 有增 加 混凝 土坍 落度 、改善混 凝 土 工作性能 的作用 。 b 引气剂的加入可以有效降低混凝土的泌水率。 c 引气剂 的加入可 以降低混凝土氯离子渗透性 能，提高混凝土的抗渗性能。 d 引气剂 的加入 可 以提高 混凝 土抗 冻融 破坏 的 性能 。 e 引气 剂作 为混凝 土外 加剂 中一 个重 要独立 的 品种，它在不至于大幅度降低混凝土强度的前提下为 提高混凝土抗冻融性能提供 了有效可行 的方 法 ，同时 对改善混凝土拌和物工作性能、抑制混凝土泌水和提 高混凝土抗渗性 能也有很大作 用 ， 具有 很大 的经 济价 值 和社会效益 。 参考文献 1 冯浩 ， 朱 清江 混凝 土外加剂 工程应用手册 M 北 京： 中国建 筑工业出版社 ， 1 9 9 9 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 混 凝 土 外 加 剂 S 北 京 ： 中 国标 准 出版 社 ， 2 0 0 8 S L 3 5 2 -2 0 0 6 水工混凝土试验规程 s 北京 ： 中国水 利水 电 出版社 ， 2 0 0 6 柯昌君 ， 程从密 混凝 土泌水 的成 因及其控 制 J 建筑技术开 发 ， 2 0 0 4 ( 4) ： 3 9 41 徐峰 混凝 土泌水及减 少泌水 的措 施 J 混凝 土及加筋 混凝 土 ， 1 9 8 9 ( 6) ： 1 4 1 5 刘加平 ， 等 外加剂改进混凝土泌水 的试验研究 J 混凝土与 水泥制品 ， 2 0 0 4 ( 4) ： 1 4 1 6 57