混凝土含气量与强度的关系

混凝土含气量与强度的关系1引言混凝土从普通到高强、高性能的过程其组成材料及性能发生了一系列的变化为了改善混凝土拌合物的工作性和提高混凝土的耐久性，同时提高泵送混凝土的质量与可泵性，引气剂被越来越多的使用。但引气剂是一种敏感外加剂易受诸多因素影响,如使用不当则不仅会降低其功效而且会增加成本。本文主要针对影响混凝土含气量的若干因素进行分析与概述。2引气机理引气剂是表面活性剂，能够显著降低气-液界面表面张力，有助于减小气泡直径，形成稳定的微小气泡。使气泡表层液膜之间的产生静电斥力作用，减少小气泡因靠近造成互相兼并成大气泡，提高了气泡的稳定性。引气剂通过其极性基团可能吸附大量的水泥颗粒或者水泥水化颗粒使之沉积于气泡表面，使气泡实际上成了气固液三相气泡气泡表层膜厚度增大，机械强度和弹性提高。3影响含气量的因素含气量在混凝土硬化前是一个动态数值易受多种因素影响，因此，为使硬化混凝土中含有设计的含气量数值,必须处理好它们之间的关系，除了外加剂品种与掺量外，必须考虑原材料、气泡间隔系数、施工工艺、环境条件等的影响。3.1原材料的影响水泥、矿物掺和料、砂、石等原材料，都会影响混凝土含气量的变化。而水泥、矿物掺和料，集料，坍落度，减水剂与引气剂复合又是主要的影响因素。如图1所示，当保持砂率Sp及用水量不变时，随水泥用量增大，砼含气量减小。如图2所示,随掺合料增加，砼含气量减小，比较矿渣与粉煤灰的试验结果发现:掺加粉煤灰的直线较平缓，说明在掺加粉煤灰的条件下,增加引气剂掺量对砼含气量的增幅较掺矿渣砼小。此外，比较图1中水泥用量320kg/m3的含气量与图2中引气剂含量为3o/ooo的含气量，可以看出，掺入粉煤灰及矿渣细粉，使砼含气量明显减小，特别是掺粉煤灰时，含气量的减小更明显。3.1.1坍落度的影响765432【事J765432【事J4V麻脂站IF抒3yD1 4EB111121416：820WS—扁)I 2 3 4 5I-L媵仔■:志e图2掺会料捧推勺合气届关系i一入百涧IIII跋粉煤艇：-—入磨那旷潞.—入M.10侃；一一AJit网仔■3一一人址却度〔注：水泥310蛔扁砂.水I机k或也’.砂率都无回定不费采用超量取代法擦入，超堆慕敝1.5)|脱坍臧变化对冏合物隋戏懈响I-引气刑掺景34戏;?—2&xC;3—IVCA—表示船物中蛾用黄•也改交加表示岫吱变化|H—及示泥合物巾水坂比不变〔0.阳L同时曲宜加木员及水泥帼I祁幡度刎图1图1引气剂掺量•定时水泥用量与含气量关系I—加水量电=2(M)k^/m':2—*=LSOkgM*图3表明坍落度为6〜12cm时，砼拌合物中的含气量最大，坍落度大于此或小于此时，含气量均呈下降趋势。原因是引气剂必须在有足够含水量的情况下，才能充分发挥其引气作用，水太少砼太干时，引气量便小，反之，含水量太高，浆体太稀，则气泡不稳定，容易逸出，含气量也必然下降。当引气剂掺入量足够大(>1)时,编号为A的曲线均位于相同引气剂掺量下编号为B的曲线之上,亦说明坍落度相同时，通过调整加水量而达到该坍落度的砼中，含气量较高，原因是W/C不变时同时调整水泥用量及加水量而达到该坍落度的砼中，水泥含量高，而水泥具有明显的吸泡作用，相比之下，其含气量便小。3.1.2粗细集料细集料。细集料品种对含气量影响不明显但砂率及颗粒级配对其有影响。随砂率增加，引气量增加。相关资料表明：在0.3〜0.6mm粒径范围内，随砂粒径增加，含气量呈增加趋势，但砂子粒径小于0.3mm或大于0.6mm时，含气量都会明显下降。因此细粉含量越高，细度模数越小，吸附引气剂的量越大，含气量越低。粗集料。卵石引气量大于碎石引气量。粗集料最大粒径增大混凝土浆体体积相对变小,若含气量相同，则浆体中气泡含量越大，因此混凝土中含气量应随骨料最大粒径的增大而减小。3.1.3减水剂与引气剂复合对含气量的影响含气量基本相同,气泡间隔系数也基本相同。水泥用量相同，改变用水量，相应W/C和坍落度也将改变,此时砼的气孔半径基本相同。比较单掺木钙与掺入木钙+引气剂及单掺引气剂的砼，其气孔半径基本相同，但因含气量不同，其气孔间隔系数有一定差别。气孔间隔系数均较大。以上结果表明：掺入磨细粉料或改变坍落度，虽可影响砼拌合物的物理状态，但并不影响气孔尺寸，气孔含气量的变化反映在气孔间隔系数的不同上。但是，复合掺入减水剂和引气剂后，则可能改变气孔尺寸和气孔的分布。3.2.1混凝土搅拌时间使用引气剂为了保证引气效果而增加搅拌时间，但搅拌时间过长，又使气泡消泡，最适宜搅拌时间为2〜3min.3.2.2混凝土搅拌速度普遍认为，随搅拌速度的增加，含气量呈上升趋势。但搅拌工艺改变时，此规律将发生变化。试验表明：采用传统搅拌工艺，新拌混凝土的含气量随着搅拌速度的增加而增加，当搅拌速度超过1.6m/s时含气量会随着搅拌的加快而下降，含气量变化量在1.0%〜2.3%之间；采用二次搅拌工艺，含气量随着搅拌速度的增加基本呈下降趋势，搅拌速度超过1.6m/s时，含气量会随着搅拌的加快而上升，含气量变化量在1.1%〜1.75%之间。3.2.3混凝土振捣工艺增大振捣频率、延长振捣时间、均会降低混凝土中的含气量。《混凝土外加剂应用技术规范》规定，使用振捣棒振捣不能超过20s。这就要求混凝土拌和物工作性在20s内使混凝土振实，否则将影响引气剂的功效发挥。3.2.4泵送过程的影响泵送过程混凝土在管道内处于受压状态,含气量会有所降低。3.3环境条件的影响环境温度的影响。随温度升高，气泡液膜的稳定性变差，含气量损失加快，温度每升高10°C，含气量约减小20%〜30%。环境气压的影响引气剂掺量不同时两地混凝土含气量关系图配合比相同的混凝土，当海