引气剂对混凝土性能的影响

引气剂对混凝土性能的影响

0砂材料的选择。在石炭砂或砂基近年来，随着基础设施现代化的快速发展，对商品混凝土和预制砂的需求也显著增加。此外，由于国家环境保护的日益上升，可利用的天然砂资源越来越少。目前,许多地区已经开始大量使用石屑、特细砂、尾矿砂等代替河沙做为配制商品混凝土的原材料。但是因为这些替代材料本身的缺陷,致使生产的混凝土经常出现和易性不好、施工性和耐久性差等问题。而在混凝土生产过程中添加适当的引气剂,可使混凝土内部产生大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡1测试1.1化学组成水泥:徐州诚意水泥有限公司生产的P·O42.5水泥,标准稠度用水量25.1%,3d、28d抗压强度分别为27.6MPa、50.7MPa,其化学组成见表1。粉煤灰:Ⅱ级,徐州华润电厂产,需水量比97%,细度17.3%。矿粉:S95级,徐州金力产,28d活性指数106%。机制砂:产自徐州明阳采石场,细度模数3.0,含泥量2.5%,含粉量14%。粗骨料:徐州明阳采石场产的5~25mm连续级配碎石。减水剂:安徽鑫固环保股份有限公司生产的ZM-4B型聚羧酸系高性能减水剂;引气剂:三萜皂苷(液体),市售;十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠(K12),分析纯。1.2试验设备HJW-60型单卧轴强制式实验室混凝土搅拌机,天津市路达建筑仪器有限公司;SYE-2000型压力试验机,北京三宇伟业试验机有限公司;LC-615(A/B)型直读式混凝土含气量测定仪;DTL氯离子电通量测定仪。1.3引气剂的影响试验采取GB/T50080—2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中混凝土倒置坍落度桶排空方法,测试新拌混凝土的施工性能;以测量的扩展度表示掺引气剂对新拌混凝土和易性的影响;以LC-615(A/B)型直读式混凝土含气量测定仪测试混凝土含气量及湿密度变化;按GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测量混凝土养护56d的电通量;按照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试混凝土各养护龄期的强度;摇泡试验:在250ml的量筒中添加1%浓度的引气剂水溶液100g,上下摇晃25次,测量引气剂的气泡高度、稳泡时间,并观察气泡形态。2皂苷液体泡高度由表2可以看出,十二烷基硫酸钠(K12)的起泡高度最高、引气效果最好,但是稳泡性能最差,1h气泡高度损失约35%,而且它的气泡之间多有贯穿现象,封闭性、均匀性略差;三萜皂苷(液体)的起泡高度相比十二烷基硫酸钠(K12)的略有降低,但是它的气泡之间封闭性、均匀性更好,气泡液膜较厚,且稳定性好,1h气泡高度损失约10%;十二烷基苯磺酸钠的气泡形态同三萜皂苷(液体)相似,气泡间也多是封闭独立的,但是其起泡高度太小、引气性能太差2.2引入气剂对新混凝土性能的影响2.2.1混凝土的摩尔比混凝土设计强度C35,其配比(kg/m2.2.2引气剂对新拌混凝土扩展度的影响从表3可以看出:(1)随着引气剂掺量的增加,新拌混凝土含气量呈上升趋势、倒坍落度桶排空时间呈缩短趋势,其中掺入K12的混凝土含气量增加最为明显、倒坍落度桶排空时间下降最为明显;掺入十二烷基苯磺酸钠的含气量增加最少、倒坍落度桶排空时间缩短也是最少,这也和引气剂本身的起泡能力(见表2)呈对应关系。而混凝土含气量的提高,代表着混凝土内部引入的微小气泡越多,大量的微小气泡增加了混凝土各组分之间的润滑作用(2)随着引气剂掺量的提高新拌混凝土平均扩展度呈先升高再降低的趋势,当使混凝土含气量达到2.5%~3.0%时,新拌混凝土扩展度达到最大值,这是因为引气剂具有一定的减水作用,增大了新拌混凝土的扩展度。而当含气量大于3.0%后,新拌混凝土的扩展度又呈下降趋势,这是因为引入过多的微小气泡粘结着固体颗粒,使混凝土的内聚力增加过多,从而影响了混凝土的扩展度。(3)当混凝土含气量达到2.5%时,相同含气量时它们的初始扩展度及倒坍落度桶排空时间基本一致,而30min时十二烷基硫酸钠(K12)相比三萜皂苷(液体)的扩展度降低了约5%、倒坍落度桶排空时间延长了约8.5%。这主要与引气剂产生气泡的气泡形态、稳泡性能有关,良好的气泡形态、稳泡性能对提高新拌混凝土和易性、施工性的保持起着非常重要的作用。2.3引气剂对凝土性能的影响从表4可以看出,随着含气量的增大,混凝土28d抗压强度呈下降趋势。当掺量达到0.01%时,掺十二烷基硫酸钠(K12)下降最为明显,下降约34%(远小于混凝土设计强度),掺三萜皂苷(液体)的强度下降约12.1%(满足混凝土的设计强度要求),而掺十二烷基苯磺酸钠因其引气能力太小,强度下降仅为2.6%。所以在选择使用引气剂的时候不仅要考虑其带来的各种益处,还需考虑当掺量过大时带来的危害。电通量指标是评价混凝土耐久性的重要指标之一。电通量越小往往代表着混凝土具有更高的密实度、更好的抗渗性及抗氯离子侵蚀能力等。从表4可以看出,当使用三萜皂苷(液体)时,电通量值呈线性下降趋势,引气剂掺量达到0.01%时,混凝土电通量值降低了28.4%;而掺入十二烷基硫酸钠(K12)时,当引气剂掺量≤0.003%时,随掺量的增大,电通量呈现下降趋势,而当引气剂掺量≥0.005%时,随掺量的增大,电通量不仅没有继续降低反而是提高了,这是因为混凝土内部引入了过高的气泡,造成混凝土孔隙率增大、密实度降低、混凝土强度大幅度下降,从而使电通量上升、耐久性变差综上,十二烷基苯磺酸钠因其引气量过小,掺量在0.01%范围内对混凝土的性能影响也非常小,在使用时可以0.01%作为起始掺量或者搭配引气能力好的引气剂复配使用。十二烷基硫酸钠(K12)引气能力最好,气泡形态及稳定性略差,对混凝土的和易性、施工性有很大的改善,对提高混凝土含气量特别快,但含气量过快提高的同时混凝土的强度下降也特别明显,耐久性也会大幅度降低。所以在选择使用这种引气剂的时候应严格的控制其掺量,一般选择的掺量为0.0005%~0.0025%。三萜皂苷(液体)引气性、稳泡性、均匀性、气泡形态都非常好,在0.01%的掺量范围内,引气性增加稳定,不会出现因提高0.001%的掺量,混凝土的含气量大幅度增加及强度大幅度降低的现象;而且随着掺量的增加,混凝土的和易性、施工性及耐久性都呈线性提高,当掺量达到0.009%时,混凝土28d抗压强度降低约11%。所以建议三萜皂苷使用掺量宜控制在0.002%~0.008%范围内,在此范围内混凝土的强度影响较小而和易性、施工性、耐久性都得到了明显提高。3引气剂的选择(1)通过引气剂摇泡试验测得的气泡特性,与应用在混凝土中有着相对应的关系。即:相同的引气剂掺量,起泡高度越高混凝土的含气量增加越多;气泡形态及稳泡性能越好,混凝土的扩展度、倒坍落度桶排空时间保持性越好。(2)当混凝土含气量≤5%时,混凝土的和易性、施工性及耐久性有很大的提高,但当含气量>5%时,混凝土孔隙率增大、密实度降低、强度大幅度下降、电通量增大、耐久性降低。(3)选择引气剂品种及掺量时,十二烷基苯磺酸钠可以以0.01%作为起始掺量或