混凝土含氣量影響因素的探討

賴永德

（南寧市嘉大混凝土有限責任公司，廣西南寧 530000）

0 前言

混凝土是由水泥、砂石、水、摻加適量摻合料及各種外加劑按特定比例混合而成。混凝土可分為兩種成分：粗砂石和砂漿。砂石顆粒的大小對空氣含量幾乎沒有直接影響。混凝土中的氣泡主要分布在砂漿中，由于砂漿的性質影響混凝土的各種性能。

1 含氣量對混凝土性能的影響

1.1 混凝土中空隙的形成方法

在制造和攪拌過程中，空氣被吸入混凝土中。此外，減水劑、引氣劑等混凝土外加劑的普及和使用，導致大量微小氣泡滲入新拌混凝土中。這些氣泡會在混凝土攪拌和壓實過程中溢出，而另一些則留在新拌混凝土中并在硬化混凝土中產生空隙，如圖1所示。

圖1 混凝土表面氣孔

1.2 含氣量對混凝土和易性的影響

當混凝土中含有大量均勻分布且獨立的球形微泡時，它們在混凝土中可以起到球體的作用，從而在一定程度上提高混凝土配合比的和易性，直接導致混凝土的破壞。在混合比不變的情況下，空氣含量的增加會導致降水量的增加。在正常空氣滲透條件下，沉降量可增加2～5cm。這些擴大的氣泡增加了混凝土的凝聚力和均勻性。氣泡粘附在固體上以減少下沉的趨勢，減少水流以改善離析和混凝土泄漏[1]。

1.3 含氣量對混凝土泌水率的影響

空氣含量對新混凝土的伸長率有顯著影響。因為氣泡主要是由水分形成的，如果氣泡以穩定的方式存在，它們的尺寸足夠小和足夠大，大量的水會凝固，釋放的水量會大大增加。減少直到出血率顯著降低。同時，氣泡會有堵塞作用，可以堵住水道，防止游離水逸出。即使根管不能完全閉合，牙根的有效面積也大大減少，從而減少出氣。空氣含量對阻力率的影響非常重要。當然，引氣劑需要小心使用，使混凝土中沒有氣泡，氣泡足夠小。

1.4 含氣量對混凝土力學性能的影響

混凝土作為建筑材料的強度首先要符合設計規范的要求。混凝土中空氣含量的增加會增加水泥漿的孔隙率，從而降低抗壓強度。混凝土抗壓強度的降低不僅與空氣含量增加有關，而且與吸引氣泡的多孔結構有關：平均孔徑越小，強度下降速度越慢。因此，即使含氣量相同，不同質量的引氣添加劑引起的強度下降也會有所不同。空氣含量對抗壓強度的影響可以用“經驗法則”來說明，即空氣含量增加1%會導致強度損失5%。

含氣量雖然降低了混凝土的抗壓強度，但對抗彎強度影響不大，有時甚至可以提高抗彎強度。這主要是因為加氣可以減少混凝土硬化過程和周圍區域的內部微裂紋。這些微裂紋對抗壓強度幾乎沒有影響，但對彎曲減少更敏感。

1.5 含氣量對混凝土抗滲性的影響

正確的空氣含量能夠增強混凝土的抵抗滲透的作用，因為氣泡可以防止水進入。但若含氣量過高，則會降低混凝土的透水性。研究得出結論，當混凝土中的含氣量達到6%～8%時，混凝土的耐水性將會降低。這是由于引入了太多的孔隙，這些孔隙很難完全閉合，它們會形成相互連接的孔隙，造成抗滲性降低。

1.6 含氣量對混凝土耐久性的影響

適當增加混凝土的含氣量的主要目的是可以顯著提高其抗凍融能力，以及抗鹽凍侵蝕能力。還存在適當的空氣含量以提高抗凍性的問題。如果空氣含量超過一定值，則抗凍性不會增加太多或趨于下降。這是因為如果空氣含量過高，部分氣泡會積聚在水泥砂漿與骨料的界面處，不僅會降低強度，還會降低抗凍性。因此，總氣體含量不應超過7%。

2 造成含氣量的原因

由于空氣含量對混凝土的各種性能明顯的影響，在施工過程中必須小心。實際生產過程中影響含氣量的因素不同[2]。

2.1 水泥種類及水泥用量

加氣劑的用量取決于水泥的類型。摻量相同時，硅酸鹽水泥混凝土：引氣量高于火山灰水泥混凝土。當達到相同的引氣劑用量時，用常規水泥制成的混凝土中加氣外加劑的含量比礦渣水泥的含量低30%～40%。由于粉煤灰顆粒對空氣外加劑的吸附影響較大，粉煤灰混凝土或粉煤灰水泥中的空氣外加劑量有所增加。此外，水泥顆粒越細，引入相同數量的氣泡所需的吸氣劑就越多。

增加混凝土中的水泥含量會降低混凝土與空氣相互作用的能力。一般來說，水泥消耗量每增加90kg/m3，摻入的空氣量將減少約1%。所以，當水泥用量不同時，調整進氣量，以獲得所需的含氣量。否則，含氣量過高會降低強度，而含氣量過低則達不到要求。當原料相同滿足含氣量要求時，空氣回收法隨著水泥含量的增加而增加。

2.2 大小骨料的影響

當水泥種類、泥沙和水泥用量或水灰比大致相同時，粒徑小的石頭含氣量高，粒徑大的石頭含氣量低，有棱角的石頭含氣量大。空隙可以讓更多的空氣通過，沙粒的大小會影響氣泡的大小。沙子越細，氣泡越小；沙子越粗，氣泡越大。試驗證明，當引氣材料用量相同時，混凝土中0.3～0.6mm的砂粒越多，引氣量越大。由小于0.3mm或大于0.6mm的沙粒制成的混凝土的加氣能力顯著降低。在相同的不同條件下，混凝氣含量隨著砂耗量的減少而降低。這是因為吸入混凝土的大部分空氣都包含在砂漿中。

2.3 引氣劑用量

加氣劑的混合決定了凝結過程中加氣劑的量。當加氣劑最適合攪拌時，混凝土中的氣泡比較小且均勻，結構比較均勻；當摻量太小時，氣泡小，混凝土結構不均勻；當混合量過大，氣泡聚集，加入量過大時，大小和間隔不一樣。混凝土結構也是均質的，強度和表觀密度也下降得更多。因此，空氣外加劑的含量在合適的范圍內，在這個范圍內空氣外加劑的效果是完全可見的，混凝土的耐久性也得到提高。研究表明，在提高耐久性、改善混凝土內部結構和保持混凝土適當強度的基礎上，吸氣劑用量應為空氣飽和劑用量的3%～6%。

3 某些建筑因素對含氣量的影響

3.1 坍落度

壓降越大，氣體含量越高。通常沉積物會有所增加，氣體含量增加1%。但壓降增加到一定值后，含氣量開始下降。

3.2 攪拌時間

當使用機械攪拌時，空氣含量隨著攪拌時間的增加而增加。在經過一定時間后，含氣量不會再增加，隨著攪拌時間的增加含氣量減少。因此，在使用過程中掌握凝結物的混合非常重要[3]。

3.3 振動

振動可以減少凝結氣體，尤其是大氣泡。如果振動時間相同，則混凝中的空氣含量隨著頻率的增加而減少。為確保凝固中的空氣含量適當，應通過實驗確定適當的振動時間。

4 引氣劑對硬化混凝土的影響

4.1 強度

空氣再循環劑對混凝的不利影響已經降低。一般情況下，含氣量每增加1%，強度下降約5%。但在含氣量正常范圍內，引氣引起的強度下降可在一定程度上通過減少耗水量得到部分補償。

4.2 抗凍的作用

與加氣劑混合的混凝土在反復暴露于凍融循環的情況下顯著延長了所有產品的使用壽命，不是百分之幾十，而是幾倍甚至十倍。這主要是由于以下兩個原因：小氣泡使礦泉水局部冷凝壓力增加起到緩沖作用：細端管被氣泡堵塞，以及毛細管和開孔的長疏水層變得封閉，毛細管吸收減少。

4.3 滲透

引氣劑對混凝土滲透性的影響是由于混凝土多孔結構中最大的氣孔和引氣劑引起混凝土比重的變化。如果不考慮其他變化，在凝固體中引入顯著中斷將增加其滲透性。此外，加氣作用使混凝土獲得更好的性能，也可有更廣泛和更高的耐水性。

4.4 對耐化學性的影響

加氣劑改善混凝土中的硫酸鹽腐蝕破壞；這種效果似乎與水灰比的降低直接相關，因為它降低了腐蝕性污泥的滲透性和滲透性。可以肯定的是，一些低強度混凝土的強度增益最大。

5 結語

在影響混凝土含氣量的眾多因素中，引入進氣口會導致在攪拌過程中產生大量小的、封閉的氣泡。它是影響混凝土中含氣量的最重要因素，也直接影響固化劑的耐久性，尤其是抗凍性和耐水性。因此，空氣增壓器的選擇尤為重要。一方面，這保證其透風效果在用量上得到充分體現，使混凝土具有更高的抗凍性和抗水性。另一方面，必須注意氣泡的引入不會降低混凝土的強度。