高性能引氣混凝土特性影響及力學性能評價

摘要：為了改善混凝土的工作性能，盡可能的降低引氣劑對混凝土力學性能的不利影響，通過坍落度試驗、含氣量試驗、抗壓強度試驗、抗折強度試驗和彈性模量試驗，考察了引氣劑加量對高性能引氣混凝土工作性能和力學性能的影響。結果表明：隨著引氣劑加量的不斷增大，混凝土的坍落度和含氣量均呈現出逐漸增大的趨勢，引氣劑的加入明顯改善了混凝土的工作性能；另外，引氣劑的加量越大，混凝土的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度、抗折強度和彈性模量均呈現出逐漸減小的趨勢，混凝土的力學性能有所降低。當引氣劑的加量為0.6%時，混凝土的立方體抗壓強度損失率、軸心抗壓強度損失率、抗折強度損失率和彈性模量損失率分別為20.52%、21.36%、9.88%和9.85%。因此，綜合考慮混凝土的工作性能和力學性能，推薦引氣劑的加量不宜超過0.6%。

關鍵詞：引氣混凝土；高性能；引氣劑；工作性能；力學性能

中圖分類號：TQ177.6+2；TU528文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）02-0076-04

Influence of high-performance air-entrained concrete properties and mechanical properties evaluation

HE Shanneng，HUANG Xianghan

（School of Building and Environmental Protection Engineering，Wuzhou Vocational College，Wuzhou 543002，Guangxi China）

Abstract：In order to improve the working performance of concrete and reduce the adverse effect of air-entraining agent on the mechanical properties of concrete as much as possible，the effects of air-entraining agent on the work?ing performance and mechanical properties of high-performance air-entraining concrete were investigated by slump test，air content test，compressive strength test，flexural strength test and elastic modulus test.The results show that with the increasing amount of air-entraining agent，the slump and air content of concrete show a gradual increasing trend，and the addition of air-entraining agent significantly improves the working performance of concrete.In addi?tion，the larger the amount of air-entraining agent，the cubic compressive strength，axial compressive strength，flex?ural strength and elastic modulus of concrete show a gradual decreasing trend，and the mechanical properties of con?crete decrease.When the dosage of air-entraining agent is 0.6%，the cubic compressive strength loss rate，axial com?pressive strength loss rate，flexural strength loss rate and elastic modulus loss rate of concrete are 20.52%，21.36%，9.88%and 9.85%，respectively.Therefore，considering the working properties and mechanical properties of con?crete，it is recommended that the dosage of air-entraining agent should not exceed 0.6%.

Key words：air entrained concrete；high performance；air entraining agent；working performance；mechanical property

水泥類材料作為最常用的建筑材料，以其價格低廉、易成型、強度高以及易施工的特點，被廣泛應用于各種建筑工程施工和油氣田開發過程中[1-4]。而隨著現代化建筑設施對混凝土結構強度以及耐久性能要求的不斷提升，常規混凝土已無法滿足此類建筑結構的施工需求，因此，需要研究更加高性能的混凝土以滿足不斷提升的建筑施工需求。

混凝土外加劑的加入能夠不同程度的改善混凝土的性能，常用的混凝土外加劑主要包括減水劑、緩凝劑和引氣劑等[5-8]。其中引氣劑的加入能夠在混凝土結構中引入大量的微小氣泡，如果使這些微小氣泡均勻的分散在混凝土孔隙中，不能能夠有效改善混凝土拌合物的工作性能，提升其流動能力，還能有效改善混凝土的內部孔隙結構，從而使其耐久性能得到有效的提升[9-13]。另外，引氣劑的加入還能一定程度上降低混凝土的用水量和水泥材料的用量，從而達到降低施工成本的目的。然而由于引氣劑的加入使混凝土結構中的氣泡含量大幅增加，也可能會使混凝土的強度有所降低。因此，在混凝土中摻入引氣劑時應當對引氣劑的種類和加量進行優化，使其在改善混凝土工作性能的同時，盡可能的降低其對混凝土結構力學性能的不利影響，從而使引氣混凝土滿足建筑施工的要求[14-17]。因此，本文以某高性能引氣混凝土為研究對象，以混凝土的坍落度、含氣量、抗壓強度、抗折強度和彈性模量為評價指標，開展了引氣劑加量對混凝土工作性能和力學性能的影響試驗研究，找出引氣劑的合適加量，為高性能引氣混凝土的發展提供一定的技術支持。

1試驗部分

1.1原材料

水泥（P× O 42.5普通硅酸鹽水泥冀東水泥廠）；礦渣粉（S95級礦渣粉，河北科旭建材有限公司）；細骨料為細度模數為2.6的優質河砂（各項指標均滿足GB/T 14684—2022《建設用砂》標準）；粗骨料為連續級配為5～31.5 mm的花崗巖碎石（各項指標均滿足GB/T 14685—2022《建設用卵石、碎石》標準）；減水劑（萘系高效減水劑，（有效成分含量為99%，pH值為9.3，減水率為18%）濟南紅星化工有限公司FDN-C）；引氣劑（三鐵皂苷引氣劑（有效成分為99%），山東鴻泉化工科技有限公司）。

1.2試驗儀器

JS1000型混凝土攪拌機（鄭州市華龍建筑機械有限公司）；HZJ-A型水泥膠砂振搗臺（河北誠達試驗儀器有限公司）；JC-TP80-5A型電子天平（青島精誠儀器儀表有限公司）；YH-90B型混凝土標準標養護箱、混凝土塌落度筒（河北中儀偉創試驗儀器有限公司）；直讀式CA-3型混凝土含氣量測定儀（河北華偉試驗儀器有限公司）；CTS-E20微機控制電子式萬能試驗機（濟南全力測試技術有限公司）。

1.3混凝土配合比

選擇水膠比為0.45，砂率為40%，對試驗用高性能引氣混凝土的配合比進行設計，結果見表1。

1.4試驗方法

1.4.1混凝土工作性能測定試驗

（1）混凝土坍落度測定。參照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》中的“坍落度試驗及坍落度經時損失試驗”部分，使用混凝土塌落度筒，測定加入不同加量引氣劑時混凝土拌合物的坍落度變化情況；

（2）混凝土含氣量測定。參照GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》中的“含氣量試驗”部分，使用混凝土含氣量測定儀，測定加入不同加量引氣劑時混凝土拌合物的含氣量變化情況。

1.4.2混凝土力學性能測定試驗

（1）混凝土抗壓強度測定。參照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》中的“抗壓強度試驗”部分，使用微機控制電子式萬能試驗機，測定不同混凝土試件的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度值。混凝土試件的養護時間均為28 d；

（2）混凝土抗折強度測定。參照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》中的“抗折強度試驗”部分，使用微機控制電子式萬能試驗機，測定不同混凝土試件的抗折強度值。混凝土試件的養護時間均為28 d；

（3）混凝土彈性模量測定。參照GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》中的“靜力受壓彈性模量試驗”部分，使用微機控制電子式萬能試驗機，測定不同混凝土試件的彈性模量值。混凝土試件的養護時間均為28 d。

2結果與討論

2.1高性能引氣混凝土工作性能

2.1.1坍落度試驗結果

圖1為摻入不同加量引氣劑時混凝土的初始坍落度和1 h坍落度變化情況，由圖1可知，隨著引氣劑加量的不斷增大，高性能引氣混凝土的初始坍落度和1 h坍落度均呈現出逐漸增大的趨勢，并且1 h坍落度均小于初始坍落度。

2.1.2含氣量試驗結果

圖2為摻入不同加量的引氣劑時混凝土的初始含氣量和1 h含氣量變化情況。

由圖2可知，隨著引氣劑加量的不斷增大，高性能引氣混凝土的初始含氣量和1 h含氣量均呈現出逐漸增大的趨勢，并且1 h含氣量均小于初始含氣量，這與坍落度的試驗結果趨勢基本一致。

2.2高性能引氣混凝土力學性能

2.2.1抗壓強度試驗結果

圖3為摻入不同加量的引氣劑時混凝土的立方體抗壓強度和抗壓強度損失率的試驗結果。

由圖3可知，隨著引氣劑加量的不斷增大，高性能引氣混凝土的立方體抗壓強度值呈現出逐漸減小的趨勢，抗壓強度損失率逐漸增大。當引氣劑的加量為0.6%時，立方體抗壓強度仍能達到42.6 MPa，抗壓強度損失率為20.52%。

圖4為摻入不同加量的引氣劑時混凝土的軸心抗壓強度和抗壓強度損失率的試驗結果。

由圖4可知，隨著引氣劑加量的不斷增大，高性能引氣混凝土的軸心抗壓強度值呈現出逐漸減小的趨勢，抗壓強度損失率逐漸增大，這與立方體抗壓強度試驗結果趨勢基本一致。當引氣劑的加量為0.6%時，軸心抗壓強度仍能達到32.4 MPa，抗壓強度損失率為21.36%。

綜合來看，引氣劑加量越大，混凝土的立方體抗壓強度和軸心抗壓強度就越小，這是由于引氣劑的含量越大時，混凝土中的含氣量相對就越高，由于氣泡的尺寸差異比較大，會導致其在混凝土孔隙中的分布不均勻，進而使硬化后的混凝土試件出現更多的缺陷，對抗壓強度產生負面影響。因此，從高性能引氣混凝土抗壓強度的角度考慮，推薦引氣劑的加量不宜超過0.6%。

2.2.2抗折強度試驗結果

圖5為摻入不同加量的引氣劑時混凝土的抗折強度和抗折強度損失率的試驗結果。

由圖5可知，隨著引氣劑加量的不斷增大，高性能引氣混凝土的抗折強度值呈現出逐漸減小的趨勢，抗折強度損失率逐漸增大，這與立方體抗壓強度和軸心抗壓強度試驗結果趨勢相似。當引氣劑的加量為0.6%時，抗折強度仍能達到3.65 MPa，抗折強度損失率僅為9.88%。這是由于引氣劑的加入雖然可能會使混凝土結構內部產生更多的缺陷，導致其強度下降，但同時引氣劑的加入也會在混凝土中引入大量的微小氣泡，這些氣泡是封閉性的，并且具有較大的變形能力，使其能夠在一定程度上減緩折壓應力集中的現象，從而能夠防止混凝土界面產生嚴重的破壞，降低抗折強度下降的幅度。

2.2.3彈性模量試驗結果

圖6為摻入不同加量的引氣劑時混凝土的彈性模量和彈性模量損失率的試驗結果。

由圖6可知，隨著引氣劑加量的不斷增大，高性能引氣混凝土的彈性模量呈現出逐漸減小的趨勢，彈性模量損失率逐漸增大，這與立方體抗壓強度、軸心抗壓強度和抗折強度試驗結果趨勢也基本一致。當引氣劑的加量為0.6%時，彈性模量仍能達到29 300 MPa，彈性模量損失率僅為9.85%。這是由于引氣劑的加入會導致混凝土的容重減小，從而會使彈性模量有所降低。另外，對比抗壓強度試驗結果，引氣劑的加入對混凝土彈性模量的影響相對較小，這是由于引氣劑的加入會使混凝土的工作性能有所改善，降低泌水量，減緩離析效應，從而能夠使混凝土中的微裂縫有所減少，使彈性模量降低的幅度變小。

3結語

（1）引氣劑的加入能夠有效改善混凝土的工作性能，并且隨著引氣劑加量的不斷增大，混凝土的初始坍落度、1 h坍落度、初始含氣量和1 h含氣量均呈現出逐漸增大的趨勢；

（2）引氣劑的加入會使混凝土的力學性能有所下降，并且隨著引氣劑加量的不斷增大，混凝土的立方體抗壓強度、軸心抗壓強度、抗折強度和彈性模量均呈現出逐漸減小的趨勢，而抗壓強度損失率、抗折強度損失率和彈性模量損失率則逐漸增大。并且引氣劑對混凝土抗折強度和彈性模量的影響程度要小于抗壓強度；

（3）綜合考慮引氣劑對混凝土工作性能和力學性能的影響，推薦引氣劑的加量不宜超過0.6%。

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（責任編輯：張玉平）