高性能混凝土与引气剂作用机理论文

高性能混凝土与引气剂的作用机理【摘要】引气剂的使用适应当前和以后混凝土高兴能化的要求，因此，我们认为引气剂在高性能混凝土的推广应用过程中应该发挥先相当重要的作用，高性能混凝土应该加入引气剂来提高混凝土的各项性能。

【关键词】高性能；混凝土；引气剂；作用机理

混凝土引气剂是较早用的外加剂之一，自上世纪40年代开始用于混凝土抗冻工程。引气剂在混凝土应用中的作用已得到国内外建筑工程界人士的普遍认可。在国外发达国家的日本，几乎所有混凝土包括高强高性能混凝土(hpc)都要掺用引气剂，引气减水剂，而对不用引气剂或只掺用其他外加剂的混凝土定为特殊混凝土。国内从上世纪50年代开始开发引气剂，用于提高水工混凝土的抗冻性能。

1 引气剂作用机理

引气剂是多数是属于阴离子表面治性剂，在水—气界面上，憎水基向空气一面定向吸附，在水泥—水界面上，水泥或其水化粒子与亲水基相吸附，憎水基背离水泥及其水化粒子，形成憎水化吸附层，并力图靠近空气表面，由于这种粒子向空气表面靠近和引气剂分子在空气—水界面上的吸附作用，显著降低水的表面张力，使混凝土在拌和过程中产生大量的微气泡，这些气泡有带相同电荷的定向吸附层，所以相互排斥并能均匀分布；另一方面许多阴离子引气剂在含钙量高的水泥水溶液中有钙盐沉淀，吸附在气泡膜上，能有

效地防止气泡破裂，引入微小均匀的气泡能在一定时间内稳定存在。引气剂的作用是能引入气泡，起到分散和润滑的作用。引气剂最早是作为混凝土的抗冻，抗渗，抗盐类剥蚀性而使用的外加剂。主要原理是由引气剂引入的小气泡能切断毛细管的通道，降低毛细作用，从而提高混凝土的抗冻性能。这些微小气孔在冰冻过程中可释放管内的冻晶膨胀压力，从而减轻生成破坏压力，避免和防止冻融的破坏应力，提高混凝土的抗冻性能。

2 引气剂对混凝土性能的影响因素

2.1 引气剂对拌制混凝土的影响

引气剂由于在混凝土中引入大量微小独立的气泡，这些球状气泡如滚珠一样使混凝土的和易性得到很大改善。由于气泡增加了水泥浆体积，并对拌和料起润滑作用，还增加了浆体的粘结和屈服应力，因而引气混凝土的工作性、塑性和凝聚性得到明显改善，比普通混凝土要好得多。引气剂所引用的微细泡沫如微细集料，对级配不良，尤其是细颗粒缺少的细集料有补偿作用，可以使混凝土显得砂浆富余；这些微小气泡结合支撑着水泥颗粒，填塞了水泥颗粒间的空隙，从而阻断或减少了水泥和集料颗粒周围的多余水，减少混凝土的泌水、沉降和离析。同时，由于这些气泡的“拨开”或“分散”作用，极大地增加了水泥或集料的自由(非凝聚)表面积，增强拌合物的粘性和工作性。

在原材料比例不变的条件下，引气剂可以提高混凝土的流动性，而在相同坍落度下，掺有引气剂的混凝土，其浆体和易性、流动性、

塑性、浇筑性、捣实等非测量指标是不掺引气剂的?昆凝土浆体所不能比拟的，引气剂可以降低拌和用水量。另外，引气剂还可以降低新拌混凝土的坍落度损失。

2.2 引气剂对硬化混凝土性能的影响

引气剂对强度的影响，引气剂将使混凝土的强度降低，特别是当含气量偏大时降低更明显，这是引气剂的最大缺点，也是制约引气剂在我国大规模推广应用的主要原因。混凝土强度不仅与混凝土中空气引入量有关，也与引入空气泡的结构和孔径有关。在某种意义上说，孔的结构和孔径比孔隙率对混凝土宏观性能的影响更重要。引气剂的应用改善了混凝土的和易性、工作性、极大地减少了混凝土的泌水、离析，从而使混凝土的界面特性得以提高。

在混凝土拌合物中单独掺加引气剂是极少的。通常引气剂和高效减水剂同时使用，或者在高效减水剂中复合适量的引气剂，这样因减水剂的高减水率而提高的混凝土强度，完全可补偿因使用引气剂使混凝土孔隙率增加而导致的强度损失。

2.3 引气剂对混凝土耐久性的影响

普通混凝土引进的最佳含气量为3％～6％以下，砂浆为9％左右。在以上的控制范围内，随着含气量的增加，混凝土的抗冻性能逐渐提高，最大可提高几十倍。由引气剂在混凝土中能引入很多均匀分布的微小气泡，彻底改变了原来仅有1.8％含气量的混凝土中内部结构。引气剂在混凝土中引入的各级配气泡，对混凝土中的各类材料具有抑制沉降泌水与防止混凝土材料不均匀配置的作用，从

而防止了空白混凝土中大气泡对混凝土抗冻性不利情况的发生。

2.4 抗盐冻性

现在许多混凝土高等级公路和城市道路广场，在冬季常撤除盐冰(主要成分为氯化钠)，以清除路面冰雪。在盐和冻的共同作用下，混凝土的破坏特别严重。混凝土盐冻剥蚀破坏是指在除盐冰存在的条件下，混凝土因受冻产生的一种特殊破坏形式，主要表现为表面严重剥蚀，骨料暴露。

2.5 抗渗性能

水灰比是影响渗透性的主要因素。水灰比越大包围水泥颗粒的防水层越厚，多余拌合水在水泥石中形成互相连通无规则的毛细通道，加大混凝土的透水性；掺入引气剂及高效减水剂的混凝土水灰比多在0.5以下，混凝土中孔隙率的改变，加上引气剂产生的细小均匀独立而不连通的气泡，有效地阻隔了混凝土内部毛细通道，防止水的渗漏。用引气剂和减水剂配制的混凝土可以不再采用其他防水措施，即可达到防止渗漏的目的。

2.6 冬期混凝土施工工程

混凝土工程最怕早期受冻，当浇筑成型和凝结后遭受冻害，混凝土中未水化水受冻膨胀，破坏了混凝土内部的成型结构，造成硬化混凝土内部结构的损伤，为了保证混凝土内部结构不因早期冻结的破坏，在受冻前必须达到的最小强度称为临界强度。

3 引气剂对混凝土干缩徐变的影响

气泡和空气含量的增加，使混凝土的干燥收缩值有些增大。但

引气剂的减水作用又可以使干缩降低，因而当混凝土的强度和易性相同时，在一定范围内引气剂不会对混凝土的徐变产生影响。

4 引气剂与高性能混凝土技术

高性能混凝土技术(hpc)是近年来发展的一项新的混凝土技术，目前不同学派对其概念有着不同的定义，这主要是在强度方面的争议。但是，他们一致认为高性能混凝土必须体现“高性能”，即必须具备好的工作性和优良的耐久性，至于强度，虽也要求高强但并不仅限于高强或过分追求高强。

结语

引气剂的使用顺应混凝土技术发展的需要，适应高性能混凝土的发展，因此引气剂的开发、推广和应用意义深远，它应是今后发展高性能混凝土的必备主要外加剂之一。

参考文献

[1]张林峰.建筑施工技术.北京：高等教育出版社,2002.

[2]李丽华.建筑钢结构技术.北京：机械工业出版社,2004.