基于不同含氣量混凝土的孔結構及抗凍性分析

【摘要】本文將引氣混凝土作為研究對象，使用壓汞法、氣孔分析法以及快速凍融法，測量了混凝土的孔結構和抗凍性，然后根據測量結果分析了不同含氣量混凝土的孔結構和抗凍性。目的是為了幫助施工人員制造出孔結構優質、抗凍性強的混凝土。

【關鍵詞】含氣量；混凝土；孔結構；抗凍性

我國東北、華北和西北地區的混凝土建造的建筑物經常受到冰凍和融化作用，這種凍融循環會給混凝土造成一定的損害，使得混凝土的孔結構發生劣化，總比孔容變大，混凝土的大孔變多，從而使混凝土的耐久性降低。如果混凝土的抗凍能力不夠，建筑物在很短時間內就會出現程度不一的凍融破壞，影響建筑物的正常使用。研究表明，含氣量是影響混凝土孔結構和抗凍性的重要因素。因此，對于不同含氣量混凝土的結構和抗凍性分析是很有必要的。

1、實驗材料的準備

本實驗的原材料都是混凝土攪拌站實際生產用材料。其中，水泥選用的是亞泰水泥吉林公司所生產的P·O42.5普通硅酸鹽水泥，這種水泥的比表面積是385m2/kg，它的初凝時間是95分鐘，終凝時間是240分鐘，其他的各項性能都符合本實驗的標準要求。細骨料選用Ⅱ區、級配良好的江砂，這種江砂的細度模數是2.8，含泥量為1.5%，表觀密度為2650kg/m3。粗骨料選擇5-25mm的連續級配碎石，這種碎石的壓碎指標為5.4%。礦物摻合料是由礦粉和粉煤灰按照1：1的比例調和而成，礦粉選用了吉林東晟生產的S95級礦粉，粉煤灰選用了吉林市江南熱電廠生產的Ⅰ級粉煤灰，這兩種材料的各項性能均滿足實驗要求。本實驗使用的外加劑是聚羧酸高效減水劑和引氣劑。混凝土拌合的水為引用地下水。

通過加入不同量的引氣劑來改變混凝土的含氣量，然后對不同含氣量混凝土的孔結構和抗凍性進行分析。其中，分別作出四個對比組，第一組是不加入引氣劑，含氣量為0.9%的混凝土，第一組作為空白對照的基準組；第二組是加入0.3%引氣劑，含氣量為2.2%的混凝土；第三組是加入0.5%引氣劑，含氣量為3.8%的混凝土；第四組是加入0.8%引氣劑，含氣量為5.6%的混凝土。制造出的四組混凝土均有較好的流動性和粘聚性，沒有發生分層和離析，保水性也比較好[1]。

2、實驗方法分析

2.1不同含氣量混凝土的孔結構分析的實驗方法

本實驗采用壓泵法和氣孔分析法來對混凝土進行孔結構的分析。其中，壓泵法選用全自動壓泵儀進行，首先將混凝土的凈漿制作成試件，一天之后就拆膜，將其放在標準養護室里養護28天；養護結束之后，將試件的便面打磨干凈，敲成若干塊尺寸均勻的小塊，要保證小塊混凝土能夠放進測孔儀的樣品管內；然后將小塊混凝土放到裝有無水乙醇的廣口瓶里，中止水化；在測試前，要將小塊混凝土放在烘箱中以90℃的溫度烘4-5個小時，冷卻之后放到膨脹計中進行密封，最后將膨脹計放入全自動壓泵儀中測試。

氣孔分析法選用硬化混凝土氣孔結構分析儀來進行測試，首先要將養護好的混凝土切割成1cm3的試件，對試件進行打磨、拋光和清潔；然后噴涂上熒光劑，等到熒光劑干燥之后，將試件放入試驗臺進行測試；測試時，將水泥漿體的含量、測試的范圍和閾值等參數輸入到測試軟件中，使用模板標定尺寸之后，硬化混凝土氣孔結構分析儀就會開始采集數據了。

2.2不同含氣量混凝土的抗凍性分析的實驗方法

對于混凝土的抗凍性分析采用混凝土自動凍融循環機，按照國家標準規定的快速凍融方法進行實驗。首先將混凝土制作成1cm×1cm×4cm的試件，每組三塊試件；然后將試件放入標準養護室養護24天，再在水中浸泡4天，接著將試件放入混凝土自動凍融循環機中進行快速凍融，試件凍融循環每隔25次做一次測量，使用動彈儀測量試件的動彈模量或者試件的橫向基頻，還要檢查試件的外部損傷和質量損失。質量損失率小于5%，相對動彈性模量大于60%時，試件可以承受的最大凍融循環次數就表示混凝土的抗凍等級。

3、實驗結果分析

3.1不同含氣量混凝土的孔結構分析的結果

經過儀器測量的結果可知，第四組與第一組相比，混凝土的氣孔孔徑減小了0.0027毫米，孔間距系數減小了0.023毫米，說明加入的引氣劑越多，混凝土的孔徑和孔間距系數越小；根據混凝土的孔級劃分，小于20納米的是無害孔，20-50納米的是少害孔，50-200納米的是有害孔，200以上的是多害孔，隨著引氣劑加入量的增多，混凝土的無害孔和少害孔數量也隨之增多，有害孔和多害孔明顯減少，說明引氣劑為混凝土引入了均勻分布且穩定的氣泡。總的來說，在同一個齡期下，混凝土的含氣量越高，混凝土凈漿的總孔體積、總孔面積、孔的比表面積、骨架密度和孔隙率也越大；在同一含氣量下，齡期越長，混凝土的總孔面積和比表面積越大，混凝土的總孔體積和骨架密度越小。

3.2不同含氣量混凝土的抗凍性分析的結果

經過儀器測量的結果可知，后三組的凍融循環次數均高于第一組，說明了含氣量越高，混凝土的抗凍性越好，這是因為混凝土空隙中的水會在受凍時結冰，造成混凝土體積膨脹，膨脹時沒有結冰的水會向周圍的氣孔中遷移而出現膨脹壓力，膨脹壓力的大小是由水在遷移時產生的流動阻力所決定的。混凝土的含氣量越高，氣泡的間距系數越小，這樣水在受凍時遷移的流動阻力就越小，氣孔會起到一定的卸壓作用，因此，混凝土的含氣量越高，抗凍性越好，但是含氣量過高時，會影響混凝土的強度，所以提高混凝土的抗凍性時，要注意保持混凝土的含氣量在合適的范圍內[2]。

結論：

綜上所述，不同含氣量混凝土的孔結構和抗凍性有一定的區別。分析可得，通過實驗的結果分析，可以在混凝土的制造時加入適合劑量的引氣劑，保證混凝土的含氣量在合適的范圍內，從而使混凝土具有合理的孔結構和較高的抗凍能力。希望本文的研究可以幫助相關研究人員探究含氣量對混凝土孔結構和抗凍性的分析提供參考。

參考文獻：

[1]王慶石，王起才，張凱，等.3℃下含氣量對混凝土強度、孔結構及抗凍性的影響[J].硅酸鹽通報，2015，03：615-620.

[2]張凱，王起才，王慶石，等.含氣量對低溫養護下混凝土早期實際強度及抗凍性能的影響研究[J].硅酸鹽通報，2015，03：677-683.

作者簡介：

姜鴻哲（1991.12--）；性別：男，籍貫：吉林省吉林市人，學歷：專科，畢業于吉林建筑大學；現有職稱：助理工程師；研究方向：混凝土。