浅析混凝土中含气量的影响因素

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　　摘要：通过实验分析了引气混凝土中含气量的若干影响因素, 结果显示:相同引气剂掺量下含气量与水灰比和砂率都是成正比关系,即水灰比越高含气量越大,砂率越高含气量也越大;随着粉煤灰含量的升高含气量逐渐降低。
　　关键词：混凝土 含气量 影响因素
　　
　　1、 概述
　　严寒地区工作的混凝土常发生冻融破坏。大量研究表明混凝土的含气量的大小与混凝土的工作性及抗冻融性密切相关。为了改善混凝土拌合物的工作性和提高混凝土的耐久性，人们开始越来越多地使用一种外加剂――引气剂。通过在混凝土拌和物中掺加引气剂，使之产生大量微小、均匀的气泡，即获得一定的含气量，在硬化前降低拌和水的表面张力，改善混凝土拌和物的和易性，在硬化后大量的小的气泡能够缓解冰冻水的压力，提高抗冻融性能。本文将围绕影响含气量的因素进行试验分析。
　　2、 原材料与试验方法
　　2.1 原材料
　　水泥：石门P.Ⅱ42.5硅酸盐水泥；粉煤灰：益材Ⅰ级；天然砂：密度2.62g/m3，细度模数2.6，Ⅱ区中砂；碎石：密度2.74 g/m3，粒径5～10mm，5～20mm；引气剂；水，生产用水。
　　2.2 试验配合比
　　本实验从砂率、粉煤灰掺量、水胶比及引气剂掺量四个方面来分析影响混凝土含气量的因素。水胶比控制为0.44，砂率44%到47%，引气剂掺量0.2%到0.4，粉煤灰掺量21%到25%。
　　2.3 试验方法
　　本试验采用强制式搅拌机搅拌混凝土，混凝土含气量用气压式含气量测定仪测定（7L直读式精密含气量测定仪）。
　　3、 试验结果分析
　　3.1 砂率对含气量的影响
　　无论是否掺加引气剂，含气量均随着砂率的增加而增加。这主要是因为砂率的增加带来的含气量的增加；同时碎石的减少影响到混凝土拌合物的流动性，从而间接影响到混凝土含气量的变化，碎石的减少使得混凝土的浆体量相对增多，而气泡主要存在于浆体中，从而导致含气量有所升高。
　　3.2 粉煤灰掺量对含气量的影响
　　当掺入粉煤灰后，一方面由于粉煤灰本身的特性，影响到含气量的多少，另一方面由于粉煤灰含碳量、细度、颗粒形态对引气剂产生的吸附作用的结果。因此影响到引气剂所引入的气泡的稳定性[1，2]。我们先分析在不掺加引气剂的条件下，粉煤灰对新拌混凝土含气量的影响。表2显示，不掺引气剂时含气量随粉煤灰掺量的提高而降低，主要由于粉煤灰的比表面积大于普通硅酸盐水泥，并且粉煤灰是由大部分直径以μm计的实心和(或)中空玻璃微珠以及少量的莫来石、石英等结晶物质所组成，因此其可以降低混凝土的孔隙率，改善了混凝土的工作性，提高了混凝土的密实性，故含气量有所降低。
　　当引气剂与粉煤灰同时存在时，含气量依然随粉煤灰掺量的提高而降低，但与不掺引气剂的条件相比，含气量的降低程度要大一些。对此时含气量的降低，我们可以分为从两方面解释：一是由于粉煤灰本身特性改善了混凝土孔结构降低了含气量；二是由于粉煤灰中的含碳量、细度、颗粒形态对引气剂有较强的吸附作用[3]，使引气剂不能很好发挥引气作用，所以使得含气量降低。
　　3.3 水胶比对含气量的影响
　　水胶比是影响混凝土拌和物工作性、强度、耐久性的主要因素。水胶比增大混凝土拌和物稠度降低，黏度下降，引气量增大。表3表示了水胶比对含气量的影响。由表3可知，同种引气剂掺量下，水胶比越高，含气量越大。拌合物的用水量是影响此时含气量变化的一个主要原因，当引气剂的掺量一定时，由于拌合物的用水量的不同，引气剂混凝土坍落度的变化，从而影响气泡的形成与稳定，导致含气量有所变化。当混凝土用水量过低时，混凝土坍落度较小，混凝土呈现干硬性或者低塑性，使得气泡的形成较为困难，因此导致含气量有所降低，当混凝土的用水量较大时，混凝土的和易性较好，气泡较易形成因此含气量相对较大。有相关文献报道[4]，当水灰比过大时，混凝土呈现大坍落度或者流态，此时气泡逸出的可能性较大，且大气泡分布较多，也会导致含气量降低。
　　3.4 引气剂掺量对含气量的影响
　　在一定范围内，引气剂掺量越大，含气量越高。引气剂作为表面活性剂，掺量越高，其水溶液的表面张力降低越大，含气量也相应提高、混凝土龄期强度随之下降。
　　另外不同品牌的水泥用同一种引气剂，其含气量也不同。这与水泥的细度、含碱量有关，水泥细度大，含碱量高，混凝土含气量减小。不同品牌的水泥其细度、含碱量都不同，所以用同一种引气剂含气量也不同。不同类型的引气剂，在混凝土中产生的含气量、气泡孔径大小与分布等性质也不一样。集料的品种及粒径对新拌混凝土的含气量都有影响，细集料越细，搅拌时间、施工中的振捣工艺、泵送工艺均对含气量有影响，所以在配合比设计、试配及生产中都要考虑上述因素对含气量的影响。
　　4、 结论
　　本文通过试验分析了影响混凝土含气量的各个因素，以便更好的控制混凝土的含气量，有效的发挥引气剂对混凝土的作用。经过试验及分析可得出以下结论：
　　(1)在不掺引气剂或掺入相同掺量的引气剂情况下，混凝土含气量与水胶比及砂率成正比，即水胶比越大，含气量越大，砂率越高，含气量也越大；
　　(2)在不掺引气剂或掺入相同掺量的引气剂情况下，混凝土的粉煤灰掺量越大，含气量越小；
　　(3)在混凝土配合比相同的情况下，引气剂掺量越高，含气量越大。但考虑到含气量太高对强度降低过多的因素，综合考虑，在实际应用中，含气量一般不宜超过6%。
　　参考文献：
　　[1]D S Zhang. Air entrainment in fresh concrete with PFA[J]. Cementand Concrete Composites， 1996,18:409 -416.
　　[2] An examination of fly ash carbon and its interactionswith air entrainingagent[J]. Cement and Concrete Research, 1997,27(2):193-204.
　　[3] 袁润章.胶凝材料学[M].武汉:武汉工业大学出版社, 1996.
　　[4] 朱蓓蓉,吴学礼,黄士元.混凝土中气泡体系形成及其稳定性的影响因素[J].混凝土,1999,(2):13-16.

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