混凝土不僅是多種物質(zhì)的混合物，而且其內(nèi)部也存在著氣、液、固三態(tài)，氣態(tài)含量的多少即是其含氣量。混凝土的含氣量大小，對混凝土的施工性能、強(qiáng)度、耐久性都有很大影響。
一、氣從何來
不摻引氣劑的混凝土，由于攪拌過程中帶入了空氣，使混凝土有1%-2%的含氣量。在這種情況下，帶入的氣泡很不均勻，形狀也不規(guī)則，對改善混凝土施工性能作用不大，對提高混凝土的耐久性不會產(chǎn)生有利的影響。只有摻入適量的引氣劑或引氣減水劑，使混凝土中形成一定數(shù)量、均勻穩(wěn)定的小氣泡（約20-1000微米，大多數(shù)在200微米以下），對混凝土的施工性能才能有明顯改善，對混凝土的耐久性才有明顯提高，當(dāng)然隨著含氣量的增加，混凝土的強(qiáng)度會有不同程度的降低。
在《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB/T 50119-2013標(biāo)準(zhǔn)中，混凝土工程可釆用下列引氣劑：
1、松香熱聚物、松香皂及改性松香皂等松香樹脂類；
2、十二烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、石油磺酸鹽等烷基和烷基芳烴磺酸鹽類；
3、脂肪醇聚氧乙烯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉等脂肪醇磺酸鹽類；
4、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯酚聚氧乙烯醚等非離子聚醚類；
5、三萜皂甙等皂甙類;
6、不同品種引氣劑的復(fù)合物。
二、氣有何用
1、和易性：
當(dāng)混凝土中引入大量微小且獨(dú)立的氣泡時，由于氣泡的滾動作用和浮托作用使混凝土和易性和穩(wěn)定性得到大大改善和提高，尤其是在骨料粒形不好的碎石或人工砂混凝土中更為顯著。一般的適宜引氣的混凝土比不引氣的混凝土坍落度會增加20-40mm，混凝土不宜發(fā)生板結(jié)抓底現(xiàn)象。
2、泌水、沉降分層
混凝土的泌水和沉降與水泥漿的粘度有密切關(guān)系，而水泥漿的粘度又與其微粒對表面活性劑的吸附及氣泡在粒子表面的附著有關(guān)。由于氣泡的存在，整個體系的表面積增大，而且這些微小獨(dú)立的氣泡還可以增加混凝土的內(nèi)聚力和均勻性，使混凝土的粘度增大，尤其當(dāng)有將粒子憎水化的陰離子表面活性劑存在時，由于粒子間的引力增大，使水泥漿的粘度進(jìn)一步增大，同時氣泡黏附于骨料顆粒表面可減少其下沉趨勢。氣泡的水膜可以鎖固部分水分，阻斷泌水通道，使自由水不能泌出。這樣，混凝土泌水和沉降分層就減少。
3、減水作用
當(dāng)混凝土坍落度和膠材用量用量固定時，摻引氣劑或引氣減水劑起到的滾珠作用，可減少單位用水量。一般來說，引氣劑的減水率為7-9%，引氣減水劑的減水率在12-15%。
4、對強(qiáng)度的影響
隨著混凝土含氣量的增加，混凝土中漿體的孔隙率增加，可導(dǎo)致抗壓強(qiáng)度降低，強(qiáng)度的降低幅度與引入氣泡的大小直接相關(guān)，氣泡越小，對強(qiáng)度的降低效應(yīng)越小。一般地，在單摻引氣劑時，與不摻的基準(zhǔn)混凝土相比，膠凝材料用量不變時，每增加1%含氣量，28天抗壓強(qiáng)度下降2-3%，水膠比不變時，下降4-6%。摻引氣減水劑時，由于減水率增大，抗壓強(qiáng)度可以不降低或有所提高。
當(dāng)含氣量一定時，混凝土抗壓強(qiáng)度的降低還受集料最大粒徑影響，最大粒徑越大，強(qiáng)度降低越小，在貧水泥混凝土中，因引氣劑引起的強(qiáng)度降低可忽略不計。
由于引入的氣泡可減少混凝土在硬化過程及外部作用下的微裂紋，含氣量對混凝土抗折強(qiáng)度的影響較小。
5、混凝土收縮
干燥收縮的大小主要取決于混凝土漿體中毛細(xì)水分的散失速度和散失量，對膠材用量和坍落度固定的混凝土，隨著混凝土含氣量的增加，混凝土用水量有所降低，混凝土中的微小氣泡可一定程度上阻止水分的散失，可以減少混凝土的干燥收縮，但含氣量太大（一般認(rèn)為4%以上）時，氣泡間隔系數(shù)的降低，反而會增大毛細(xì)孔自由水的散失，干燥收縮會明顯增加。
隨著混凝土含氣量的增加，混凝土的熱擴(kuò)散系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)減小，對混凝土溫度收縮有降低作用。
6、抗?jié)B性
由于引氣作用使混凝土用水量減少，泌水和沉降減少，從而使混凝土中大毛細(xì)孔減少，這樣使混凝土中水分遷移的主要通路減少，即混凝土中最薄弱和易受破壞的部分減少。同時，大量的微氣泡占據(jù)了混凝土中的自由空間，破壞了毛細(xì)管的連續(xù)性，使得混凝土的抗?jié)B性得到改善。
7、抗凍性
混凝土內(nèi)孔隙自由水的存在是混凝土產(chǎn)生凍融破壞的原因，孔隙水中的自由水反復(fù)凍融，對孔隙壁不斷產(chǎn)生壓力，最終使混凝土脹裂。引氣可使混凝土中均勻穩(wěn)定地分布微小、獨(dú)立的封閉氣泡，當(dāng)孔隙內(nèi)自由水凍結(jié)時，氣泡被壓縮，融解時，這些氣泡可以恢復(fù)原狀，可大為減輕冰凍給孔隙帶來的脹壓力。使混凝土獲得很高的抗凍性能。這其中混凝土中氣泡的大小和間距系數(shù)很關(guān)鍵，只有微小的（通常認(rèn)為直徑小于0.1mm的）、獨(dú)立不連通（通常認(rèn)為氣泡間距0.2mm左右）的氣泡才對抗凍性有利，大的、連通的氣泡反而對混凝土抗凍性有害。一般地，摻引氣劑或引氣減水劑可使混凝土抗凍性提高幾倍甚至十幾倍。當(dāng)混凝土含氣量為3-6%時有較好的抗凍性。
三、影響因素
1、引氣劑或引氣減水劑的種類與摻量
不同種類的引氣劑或引氣減水劑對混凝土引氣量的影響不一樣，但都在一定范圍內(nèi)，隨著摻量增加而增大。通常高級直鏈表面活性劑（如十二烷基硫酸鈉）有很好的起泡能力，但氣泡穩(wěn)定性差，形狀不規(guī)則，多呈多面體，非離子型表面活性劑氣泡穩(wěn)定性差，引氣效果不好。皂類表面活性劑起泡能力和穩(wěn)定性都很好。
2、混凝土的組成材料及配合比
水泥品種與細(xì)度：相同的外加劑對礦渣水泥和粉煤灰水泥的引氣量小一些，水泥的細(xì)度越細(xì)，引氣量越小。
粉煤灰：粉煤灰對表面活性劑有較強(qiáng)的吸附作用，因此混凝土摻粉煤灰后，引氣劑的摻量要加大。
集料的種類與最大粒徑：卵石混凝土的含氣量一般大于碎石混凝土的含氣量，采用天然砂的混凝土含氣量大于人工砂混凝土含氣量。粗集料最大粒徑越大，引氣劑在相同摻量下引氣量越小。最大粒徑40mm碎石混凝土的含氣量比20mm的小1%-2%，比10mm的小2.5%-4%。細(xì)集料粒徑在0.15-0.59之間時使砂漿中引入的空氣量較大。
拌合水：在相同引氣劑摻量下，拌合水量增加，引氣量增加，水的硬度增加，混凝土含氣量減少。
砂率：當(dāng)砂率減少時，混凝土含氣量減少，減少程度與摻加引氣劑與否無關(guān)。
水膠比：一般地，相同引氣劑摻量會造成混凝土含氣量隨水膠比變大而變大。
3、新拌混凝土狀態(tài)
為了引入所需的空氣量，坍落度越大，引氣劑摻量越小，也就是說，同樣的引氣劑用量，隨著混凝土坍落度的增加，含氣量會明顯變大。
4、拌合條件
當(dāng)攪拌機(jī)攪拌量從攪拌能力的40%增加到100%時，混凝土含氣量明顯增加。在一定的時間范圍內(nèi)，混凝土的含氣量隨混凝土攪拌時間的延長而增加，超過這個范圍，含氣量反而減少，這個時間范圍和混凝土原材料質(zhì)量以及配合比、攪拌機(jī)性能有關(guān)，應(yīng)通過試驗(yàn)對比取得。
拌合溫度增高10度，含氣量減少20%到30%。
5、澆灌條件
運(yùn)輸放置時間越長，含氣量損失越大；混凝土振搗時間越長，含氣量減少越多，而且在混凝土內(nèi)部的振搗比在混凝土外部震動含氣量下降的多。在泵送作用下，含氣量會降低。
四、如何控制
1、選擇品質(zhì)好的引氣劑保證有效引氣
從引氣對混凝土性能的影響可以看出，引氣對混凝土的施工性能、耐久性能非常有利，但對力學(xué)性能有降低，而且有利作用的發(fā)揮，得益于引入的氣泡是微小的、獨(dú)立封閉不連通的氣泡，大氣泡、連通的氣泡對混凝土并不有利。因此在控制混凝土含氣量時，要選擇引氣穩(wěn)定，引入氣泡較小、對混凝土強(qiáng)度降低小的引氣劑材料。
2、監(jiān)控引氣劑的相容性與混凝土原材料、生產(chǎn)的穩(wěn)定性
從混凝土含氣量的影響因素可以看到，同一種引氣劑即使在相同的摻量下，由于引氣劑與其他材料的相容性問題及材料的質(zhì)量波動和生產(chǎn)施工過程的波動，引起量會發(fā)生較大的變化。因此，對于添加有引氣劑的混凝土，一方面要求監(jiān)控引氣劑與各種原材料的相容性，不發(fā)生引起量的突變，例如，引氣劑與減水劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑、防凍劑等復(fù)合使用時，如產(chǎn)生絮凝或沉淀等現(xiàn)象，應(yīng)分別配制溶液，并應(yīng)分別加入攪拌機(jī)內(nèi)。另一方面要加強(qiáng)混凝土原材料的穩(wěn)定性控制以及混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑等施工環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性控制，在混凝土的生產(chǎn)與施工過程中，嚴(yán)格按照規(guī)范要求檢測混凝土含氣量。當(dāng)混凝土原材料、施工配合比或施工條件變化時，引氣劑或引氣減水劑的摻量應(yīng)重新試驗(yàn)并確定。
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