談引氣劑在抗凍混凝土中的運用

王明強

摘要：本文圍繞引氣劑在抗凍混凝土中的運用議題進行了研究和探討，文章首先概述了常用引氣劑的類型，然后分析了引氣劑的抗凍機理，最后論述了引氣劑加入到混凝土中的作用和效果，供相關人士參考。

關鍵詞：引氣劑；抗凍混凝土

1引言

對于建筑物尤其是水工建筑物來說，混凝土的性能和質量是十分重要的，只有混凝土性能滿足要求才能確保建筑物的質量，也才能為后續的建筑物運維提供更好前提保障。在混凝土的性能中，耐久性是一個十分重要的衡量指標，這項性能對于建筑物的整體質量也有著不容忽視的影響。在我國的北方地區，對于建筑混凝土的抗凍等級，行業內通常是F200，普通的混凝土難以打到這樣的抗凍等級，因此必須對普通的混凝土進行性能的改進和優化，來實現建筑混凝土抗凍等級的要求。改善的方法主要是通過引氣劑來發揮作用，將其運用到混凝土中，增加混凝土的含氣量，以此來對混凝土的性能進行優化，提高混凝土的抗凍性，使混凝土更加耐用。

2常用引氣劑的幾種類型

目前，行業內所采用的引氣劑主要有以下類型：

烷基苯磺酸鹽類型：該類型的引氣劑是一種合成型洗滌劑，制作工藝較為簡單，產品具有的性能優良，不僅易溶于水，而且產氣泡迅速，因而在市面上銷售范圍較廣，是目前業內使用十分普遍的一種引氣劑類型。

松香樹脂鈉鹽類型：該類型的引氣劑是由幾種原料制備而成的，主要的原料有松香、NaOH，在特定的溫度條件下，經過皂化反應后，再對中間產物用NaOH進行處理，最后成為松香樹脂鈉鹽引氣劑。這樣的工藝方法造就了該類型引氣劑的性能優勢和不足，雖然具有較好的引氣性能，但是該類型引氣劑具有水溶性較低的缺陷。

脂肪醇磺酸鹽類型：該類型引氣劑的制備工藝較為復雜，所需要的原料通常為脂肪醇聚氧乙烯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚等，經過聚合反應而制成。該類引氣劑的特點是產品穩定性優。目前，在該類引氣劑中，脂肪醇聚氧乙烯醚為原料制成的引氣劑應用最為普遍。

其他類型：如木質素磺酸鹽類型的引氣劑、非離子表面活性劑類型的引氣劑。其中，木質素磺酸鹽類型的引氣劑主要生產原料是木質素磺酸鈣。非離子表面活性劑類型的引氣劑主要制備原料是烷基酚環氧乙烷。木質素磺酸鹽類型的引氣劑除了具備引氣劑的基本性能之外，還具有減水的性能，因而在混凝土性能的改善方面更具優勢，抗凍性效果也更加明顯。

3引氣劑的抗凍機理

在談引氣劑抗凍機理之前，首先應對混凝土遭受凍害的問題進行原因的分析。混凝土中的空隙出存有一定的自由水，這部分自由水會受到外界環境溫度的變化而發生自身形態的變化。當外界環境的溫度降低到零攝氏度下時，混凝土表層的空隙及毛細網絡中的自由水最先發生凍結，然后凍結的過程逐漸延伸到混凝土的內部，直到混凝土內部整個毛細網絡中的自由水都凍結。而水在由液態變為固態的過程中體積增大，因而混凝土內壓力增大，尤其是自由水積聚的局部位置會產生較大的壓力，使混凝土膨脹，內部結構破壞。當溫度上升后，混凝土內凍結的自由水由固態變為液態，體積縮小，而經過凍結之后的混凝土內部因壓力增加而導致的膨脹性結構破壞難以恢復，形成持久性的內部結構破壞，降低混凝土的性能，這也是混凝土容易受到凍害的原因。而引氣劑的抗凍機理是：在混凝土中加入一定量的引氣劑，在漿液攪拌過程中會引入空氣，繼而在混凝土漿液中產生大量的氣泡。通過調節混凝土漿液中氣泡的大小、氣泡的均勻度以及氣泡停留的時間等參數，就可以對混凝土的抗凍性能進行改善。由于大量氣泡的存在，混凝土中原來的毛細網絡滲水通道被氣泡所隔斷，這樣就降低了滲水通道的連貫性，當加入引氣劑的混凝土發生自由水凍結時，混凝土內部的壓力增大，而大量的氣泡會起到釋放和緩解內部壓力增大的作用，因而大大降低了混凝土的膨脹壓力，混凝土內部的結構也不容易遭到破壞，因而可以使混凝土的抗凍性能得到有效的改善和提升。

4混凝土中加入引氣劑的作用和效果

混凝土中加入引氣劑后，混凝土的多種性能會得到改善，主要有以下幾方面：

一是混凝土中加入引氣劑后，混凝土的抗凍性能得到提升。氣泡的存在可以改善混凝土內部網絡結構，對于釋放混凝土內部自由水凍結過程中產生的壓力有著明顯的效果，因而可以減少自由水凍結過程中對混凝土結構的破壞，提高混凝土的抗凍性能。

二是混凝土中加入引氣劑后，混凝土的粘聚性能得到提升。由于引氣劑和混凝土混合后會在漿液攪拌的過程中引入大量的氣體，并以氣泡形式留存在混凝土漿液中，因而這些氣泡可以提高混凝土攪拌的均勻度，可以說，氣泡在其中發揮出了類似滾珠的作用，這樣就大大提高了混凝土漿液的粘聚性。

三是混凝土中加入引氣劑后，混凝土的流動性能會得到改善。混凝土中因含有大量的氣泡而體積增大，相當于利用空氣對混凝土漿液進行了稀釋，因此能夠改善混凝土漿液的流動性能。

四是混凝土中加入引氣劑后，混凝土的耐久性能得到改善。引氣劑和混凝土攪拌過程中產生大量氣泡，這些氣泡存在于混凝土結構中，一方面可以改善混凝土內部的毛細網絡通道結構，降低氣體或自由水在通道中發生變化所引發的混凝土內部結構變化的風險，提高混凝土抵御不利風險因素的能力；另一方面，優于大量微小氣泡的存在，通過調節氣泡的均勻度，可以使混凝漿液的整體均勻度和穩定性得到提升，這些都可以對混凝土的耐久性能改善起到積極的作用。

五是混凝土中加入引氣劑后，可以使混凝土的強度性能得到提高。混凝土中的引氣劑主要是通過引入氣體來改善性能，而混凝土的強度其中一個重要的衡量指標是混凝土的彈性模量。在加入引氣劑后，對混凝土的彈性模量進行測定，發現混凝土的彈性模量有所降低，究其原因，可能是混凝土中含有的大量氣泡會增加內部的穩定性，當混凝土受到沖擊時，氣泡的存在會更容易釋放沖擊力，通過更加彈性的方式來降低破壞力，因此可以使混凝土的強度性能得到提高。需要注意的是，雖然混凝土的強度有所改善，但是混凝土的耐磨性能會有所降低。

5結語

綜上所述，在混凝土中加入引氣劑后，會使混凝土的性能得到多方面的改善，如，提高抗凍性能、粘聚性能、流動性能、耐久性能、強度性能等，這些性能的改善不僅可以更好地滿足建筑項目施工質量和施工安全的需求，同時也為建筑物后續的運維管理提供了有利條件，延長了建筑物使用壽命，節省了施工和運維的成本。因而，引氣劑是混凝土施工生產過程中十分重要一類添加助劑。未來，隨著建筑行業的發展，生產助劑工藝技術的不斷革新，引氣劑的類型也將越來越多，在性能方面也會有更加優異的表現，不僅僅是具有良好的抗凍性能，同時在流動性、泌水性、強度性能以及更多方面有著不俗的表現，成為具備優良的綜合性能的混凝土添加劑。而這一目標的實現，需要化工技術研究人員、建筑施工人員、工藝優化人員以及更多從業人員的協同努力，彼時，引氣劑在建筑混凝土中的運用將更加成熟，推動我國建筑施工質量水平的不斷升高。

參考文獻

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（作者單位：中國水利水電第五工程局）