不同減水劑及引氣劑對混凝土性能的影響

張蕾 項德志 孟繁欣 薄巖

豐滿大壩重建工程建設(shè)局

不同減水劑及引氣劑對混凝土性能的影響

張蕾 項德志 孟繁欣 薄巖

豐滿大壩重建工程建設(shè)局

不同減水劑和引氣劑對混凝土新拌性能和硬化性能均有一定影響，本文主要研究減水劑與引氣劑和混凝土坍落度，擴展度等的影響，也研究了含氣量與硬化混凝土抗壓強度的關(guān)系。

含氣量 新拌性能 抗壓強度 引氣劑 減水劑

前言

混凝土減水劑與引氣劑對混凝土性能有較大影響，減水劑的摻入主要影響混凝土新拌性能，最直觀的是對混凝土用水量的影響。混凝土引氣劑摻入會對混凝土性能產(chǎn)生更大影響，具體情況如下：

1.空隙在混凝土中的形成過程

實際工程會根據(jù)具體的性能要求而摻加不同的化學(xué)劑，即使無任何化學(xué)劑，在混凝土拌合過程中，其本身也會帶入空氣，這都會使混凝土內(nèi)部有很多體積較小的氣泡，這些氣泡會在后期混凝土攪拌以及振搗過程中跑出一部分，剩下的部分就在混凝土內(nèi)部形成了空隙。

2.混凝土和易性與含氣量的關(guān)系

和易性會因為氣泡的存在進而得到提高，含氣量在一定程度上會影響坍落度，不同含氣量對坍落度作用可能會比較大，這改善了材料泌水與離析，因為水的流動性減小了。

3.混凝土泌水率與含氣量的關(guān)系

含氣量與泌水率有較為明顯關(guān)系，氣泡表面充滿著水，且被水覆蓋，因為氣泡被水包裹，氣泡讓混凝土中的水被鎖住，進而很大程度上就降低了混凝土的泌水，所以含氣量對于混凝土泌水率而言是尤其重要的，不過這一切前提是所用的引氣劑必須是優(yōu)質(zhì)的引氣劑，否則當氣泡不穩(wěn)定或者氣泡不夠小的時候，這一切都沒有用處。

4.混凝土含氣量與抗壓強度的關(guān)系

建構(gòu)筑物的安全與混凝土的抗壓強度息息相關(guān)，而混凝土中的含氣量增加后，會一定程度上降低混凝土建構(gòu)筑物的抗壓強度。混凝土力學(xué)強度與含氣量關(guān)系很密切，它還與氣泡大小等有關(guān)，一般氣泡氣孔直徑越小，強度損失就越小，由于力學(xué)強度與很多因素都有關(guān)，但是和含氣量之間的關(guān)系很大，所以一般調(diào)整含氣量去提高抗凍能力。

5.混凝土耐久性與含氣量的關(guān)系。

一、試驗原料及方法

試驗所用的水泥為P×II 52.5的江南小野田水泥，其化學(xué)成分見表1，其物理性能指標見表2；粉煤灰：一級粉煤灰；礦渣粉：優(yōu)質(zhì)礦渣粉；它們的化學(xué)成分見表3；細骨料：符合II區(qū)中砂的要求，但處于中砂上限水平；粗骨料：符合5～25mm連續(xù)級配要求；減水劑：江蘇蘇博特新材料股份有限公司的PCA?-I聚羧酸高性能減水劑；引氣劑：江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產(chǎn)的SBT?-K12和SBT?-1#混凝土高效引氣劑；消泡劑：江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產(chǎn)的SBT?-PXP-3混凝土高效消泡劑；水：自來水。

表1 水泥的化學(xué)成分

表2 水泥的物理性能指標

表3 摻和料的化學(xué)組成

二、試驗配合比設(shè)計

表4配合比設(shè)計主要考慮C30強度等級情況下的兩種配合比的情況，分別考慮摻加兩種不同減水劑情況下的情況，并且外加劑主要是減水劑、引氣劑以及消泡劑，在一定條件下，改變其用量，探究相關(guān)性能及相關(guān)情況變化。

表4 試驗設(shè)計配合比

三、結(jié)果與討論

（一）引氣劑與含氣量的聯(lián)系

本試驗中在兩種試驗減水劑以及在兩種減水劑中分別摻加K12引氣劑對含氣量的作用，具體結(jié)果如表5與表6所示。

表5 外加劑與含氣量的關(guān)系（PCA）

表6 外加劑與含氣量的關(guān)系（萘系）

我們可以得出以下結(jié)論：

1.在聚羧酸減水劑中，含氣量一定程度上增大，并且新拌混凝土容重減小，從圖中可知，兩者成反比關(guān)系，并且兩者幾乎成線性關(guān)系，對應(yīng)比較密切。從圖中可知，減水劑摻量提高0.49%的時候，含氣量增加35.48%，新拌混凝土容重減小約為1.14%；K12引氣劑用量提高0.25g的時候，也就是摻量增加萬分之0.485的時候，含氣量增加約為89.19%，容重減小約為3.33%；

2.萘系減水劑摻入后，含氣量在一定程度上增大，并且容重減小，兩者變化規(guī)律和摻加聚羧酸減水劑的時候的規(guī)律一致。在萘系減水劑增加0.27%摻量后，容重減小1.57%，含氣量增加75%；摻加K12引氣劑后，K12引氣劑用量增加2.76g的時候，也就是摻量增加萬分之5.07的時候，含氣量增加200%，容重減小1.73%；

3.在兩種減水劑中，同樣是摻加K12引氣劑，但是它們表現(xiàn)卻不同，在聚羧酸減水劑中，K12引氣劑各方面表現(xiàn)更加活躍，其性能更好一些，所以針對摻加K12引氣劑活躍的性質(zhì)，含氣量提高越多，對外觀質(zhì)量損失也就越大，這就要求去調(diào)控它。

（二）減水劑與新拌性能關(guān)系

實際施工過程中，當摻加減水劑的時候，會對新拌物理性能產(chǎn)生作用，根據(jù)不同的施工要求去調(diào)整新拌物理性能，具體的試驗結(jié)果如表7所示。

表7 減水劑與物理性能的關(guān)系

試驗結(jié)果分析：

1.當減水劑增加0.49%摻量的時候，坍落度增加約為10.81%，擴展度平均值增加約為15.64%，容重減小1.14%；

2.在減水劑增加0.27%摻量的時候，坍落度增加約為5.88%，擴展度平均值增加約為10.47%，容重減小1.57%；

3.當減水劑的摻量增加的時候，坍落度與擴展度都增加，實際工程中對流動狀態(tài)有較高要求的話，就需要去適當運用減水劑的量。

（三）新拌含氣量經(jīng)時損失規(guī)律

對含氣量7%的情況，對其進行含氣量經(jīng)時損失試驗，具體結(jié)果見表8。

表8 新拌含氣量經(jīng)時損失

試驗結(jié)果分析：

在前1h內(nèi)，含氣量損失達到40%，損失是比較大的；但是在后2h內(nèi)，含氣量損失在25%左右，并且隨著時間的慢慢推移，可以看到其變化趨勢越來越緩慢，也就是說在經(jīng)歷了2h后，新拌含氣量在慢慢趨于變化的穩(wěn)定值，含氣量越往后，減少得越少，實際施工中不建議將含氣量較高的混凝土施工時間拖太長。

（四）抗壓強度與混凝土含氣量的關(guān)系

對試驗過程中，使用兩種減水劑的試驗中7天抗壓強度以及28天抗壓強度進行整理，具體結(jié)果見表9。

表9 含氣量與抗壓強度關(guān)系

試驗結(jié)果分析：

1.硬化試塊抗壓強度與含氣量成反比，在聚羧酸減水劑中，7天抗壓強度與含氣量幾乎成線性關(guān)系，在萘系減水劑中，28天抗壓強度在含氣量較高的時候，其變化不是很大；

2.當含氣量增加91.18%，7天抗壓強度減小34.48%，28天抗壓強度減小48.92%；圖11可知，當含氣量增加600%的時候，7天抗壓強度降低30.12%，28天抗壓強度25.97%；在萘系減水劑中，抗壓強度減小的幅度較小，抗壓強度隨著含氣量增加后的損失較少。

四、結(jié)語

本文通過控制減水劑以及引氣劑種類來研究混凝土的新拌以及硬化性能，結(jié)論如下：

1.在不摻加引氣劑的情況下，隨著減水劑摻量的增加，混凝土的坍落度與擴展度增大，混凝土容重逐漸減小；

2.新拌含氣量經(jīng)時損失時間越長，變化越慢，且一般前1h內(nèi)損失會比較大，當控制了滿足抗凍要求的含氣量的時候，不宜施工時間拖太長，不然會出現(xiàn)含氣量損失，抗凍性不滿足要求；

3.隨著混凝土含氣量的增大，硬化混凝土的抗壓強度逐漸減小，當混凝土要通過提高含氣量來提升抗凍性的時候，就需要考慮到其對抗壓強度的影響。

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張蕾（1981-），就職于豐滿大壩重建工程建設(shè)局，高級工程師，多年從事水電站建設(shè)管理，具有豐富的實踐經(jīng)驗。