混凝土含气量测定仪使用

混凝土含气量测定仪使用

发表时间：2015-01-20T10:04:29.810Z 来源：《工程管理前沿》2015年第2期供稿作者：付士帅1 尹路

[导读] 试验测试完毕时须先排掉筒体内压力，然后再排掉气室内压力，避免造成筒体内水倒灌进入气室，影响仪器精度。

付士帅1 尹路2（中国核工业华兴建设有限公司南京 210000）

摘要：本文结合使用较广泛的含气量测定仪，通过原理解析、抽象物理模型、数据计算、函数收敛得出含气量测试直接计算式，用来指导试验，减小试验误差。并对试验方法提出改进建议。

关键词：混凝土；含气量；测试；原理

1 含气量测定仪含气量测定仪是测试混凝土拌和物内部气体含量的专用仪器，根据测试原理不同分为水压法式、气压法式和体积法式。经过实践反馈，气压法含气量测定仪因操作简单，测试结果相对准确、稳定，被广泛使用。

2 含气量测试原理推导2.1 混凝土中气泡来源混凝土拌和物中的气泡包含两类，其中一种是由于配合比骨料级配、用水量、搅拌机充盈率等因素引入的大气泡，这种气泡附着于骨料间既不稳定，分散也不均匀，容易在搅拌、插捣、震动等过程中由小聚大溢出拌和物；另一种是由于外加剂的引气作用而产生的均匀分散的较稳定的微米级气泡，这种气泡一般情况下不易通过振捣等方式排出拌和物。这些微小气泡由于分散均匀，可在混凝土拌和物中发挥滚珠作用，增大了拌和物内自由水的可附着面积，可显著提高混凝土的粘聚性、流动性及保水性。混凝土硬化后这些微小气泡依然保留在内部，可有效阻隔混凝土内部通道，同时可以吸收混凝土膨胀产生的体积效应，对提高混凝土的抗渗性、抗冻性、抗热膨胀等耐久性有积极作用，但应控制其数量。

2. 2 抽象物理模型以上两种气泡在现场施工或试验过程中，由于拌和物内部有能够自由流动的水存在，或混凝土骨料间的孔道的存在，使得这些气泡都能够与拌和物之外的气压产生关系。利用这种关系就可以进而求得气泡的数量。

波义耳定律表明：在温度恒定的情况下，一定物质的量的气体其体积与压力的乘积为常数，即压力与体积呈反比关系。现在把含气量仪等效为一个活塞可以无摩擦自由滑动的封闭气缸（如图二所示），那么含气量仪的气室就可以相当于A 气缸，混凝土内部的气泡所占有的体积相当于B 气缸，混凝土间的浆体及水在压力作用下能够自由流动，等效为气缸中的活塞（活塞质量、体积不计）。由于A 气缸气压大于B 气缸压力，当释放活塞后，A 气缸气体推动活塞发生自由膨胀，B 气缸气体被压缩，最终A、B 两气室通过体积变化达到压力平衡（如图三所示）。由于A 汽缸初始的体积、压力已知，且其在任何时候的压力值可以通过压力表读出来，那么根据A 气缸自由膨胀后压力变化就可以求出B 气缸的初始体积。用B 汽缸的初始体积除以含气量测定仪筒体的体积，就得出混凝土拌和物的含气量，这就是含气量测试的基本原理。

该函数是一个反比例函数，函数分别向两个坐标轴无限收敛于ρ=-5，和P0=0MPa。曲线与P0 轴的交点为（0.1，0），表示当按动操作阀后压力表显示仍然为0.1 MPa 时，气室内气体没有发生膨胀，此时含气量为0，筒体内部为绝对密实，这种情况一般只有在标定时筒体内全部注水才会发生。经计算当P0=0.0048 时含气量为100%，表示筒体内部全为气体，即筒体内为装填任何东西。当按动操作阀后若发现压力表P0=0，表示气室内的气体被排放到无限大体积内，气室内压力与大气压平衡，因筒体体积有限，正常情况下不会出现这种情况，如若出现，说明筒体密封不好，筒体内部和外部大气是相联通的。

坐标轴ρ<0 部分，即含气量为负值，没有现实意义。

2.5 理论公式应用及对比标准要求含气量测定仪在使用前必须先利用排水法进行标定，再进行含气量试验，而实际使用时可根据不同类型的含气量测定仪，以及气室及筒体的大小直接带入公式进行快速计算，省略中间环节，提高试验效率。现场对比试验证明：理论公式计算与标准方法测试结果有很好的相关性。在较低含气量范围内公式计算所得结果与标准试验方法所得结果基本吻合，当混凝土含气量增大时（即达到平衡时压力表示值较小时），标准方法测试结果与公式计算结果偏差增大，且标准方法测试结果小于公式计算结果。这是因为混凝土含气量增大时，由于含气量气室试验压力有限，使得气室内气体释放达到平衡后压力较小，混凝土拌和物的粘滞性对浆体流动性限制作用相对增大所致。

3 关于含气量试验的思考及改进建议3.1 建议进行第二次平行试验应将筒体内压力卸掉，重新注水，重新调整气室内压力进行试验才具

有实际意义，否则由于第一次试验已经将气室内部分气体排进筒体，直接重新打气再次试验会将第一次试验时排进筒体的气体一并计算到混凝土内部的气体中去，可能导致两次平行试验误差过大。同时提高含气量仪的起始试验压力，可以减小试验误差。

3.2 试验测试完毕时须先排掉筒体内压力，然后再排掉气室内压力，避免造成筒体内水倒灌进入气室，影响仪器精度。

3.3 骨料空隙中尚存有少量气体，求得混凝土含气量最终结果时应扣除该部分体积；由于这部分体积微小，除部分轻骨料及疏松多空骨料拌制的混凝土外可以忽略不计。

3.4 由于气压表的精度仅为0.01MPa，而起始压力为0.1MPa，标准规定两次平行试验间压力示值误差小于0.2%没有实际意义，根据工程实测数据建议修改为：两次试验含气量相对误差小于0.2%时，则取两次试验含气量结果的平均值作为最后结果。

3.5 由于新工艺、新仪器的更新换代，越来越多的直读式或数显式含气量测定仪被广泛使用，建议相关方修订原标准，以促进检测设备制造行业的发展。

参考文献：［1］普通混凝土力学性能试验方法标准 GB/T 50081-2002，中国建筑工业出版社出版，2003［2］高等数学，高等教育出版社，第六版，2007