不同品种引气剂对混凝土性能影响的差异

李远，高宽（辽宁江河水利水电新技术设计研究院，辽宁沈阳 110003）



不同品种引气剂对混凝土性能影响的差异

李远，高宽
（辽宁江河水利水电新技术设计研究院，辽宁沈阳 110003）

［摘 要］研究不同品种引气剂对混凝土减水率、含气量及含气量1h经时变化量、抗压强度比和抗冻性的影响，分析各种引气剂的差异，为引气剂的选择和应用提供了依据。

［关键词］引气剂；减水率；含气量；抗压强度比；抗冻性

0　引言

随着混凝土的耐久性被日益重视，引气剂的研究应用成为外加剂领域的一个热点。水工混凝土都经常或周期性地受环境水的作用，在水工混凝土中掺入引气剂提高混凝土抗冻、抗渗、抗碳化等耐久性具有不可替代的作用。在北方地区为了更好的提高混凝土的抗冻性，都需要掺入引气型外加剂，其中引气剂是该类外加剂的主要成分之一。在现阶段引气剂的品种繁多，性能指标也参差不齐，为了更好的应用引气剂，进行引气剂对混凝土性能影响的研究。

1　引气剂的品种及选择

1.1松香皂及松香类

松香与苯酚、硫酸和氢氧化钠以一定比例加热条件下制成。目前在国内水工混凝土最常用的引气剂。主要有：松香酸钠、改性松香热聚物、松香酸盐等，研究选用的是改性松香热聚物。

1.2烷基苯磺酸盐类

工业上是用廉价的石油化学制品丙烯为原料，使其聚合成丙烯四聚体，再与苯反应，则得到十二烷基的复杂混合物。主要有：十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等，研究选用的是十二烷基硫酸钠。

1.3皂角苷类

皂角苷类引气剂产品主要用三萜皂甙与少量改性化学物质混合而成。它的生产原理主要是利用三萜皂甙易溶于水和乙醇的特性，从植物原料中溶出三萜皂甙成份，然后经与残渣分离、浓缩精制而成。该类引气剂的气泡结构较好，产泡半径较小，因此抗冻指标较高，降低强度相对较小。

1.4木质素盐类

木质素盐类是造纸工业的副产品，该产品具有减水剂和引气作用。主要有：木质素磺酸钠、木质素磺酸钙等，研究选用的是木质素磺酸钠。

1.5聚醚多元醇类

该类引气剂主要与聚羧酸高性能减水剂进行复配应用。

2　主要试验内容

2.1试验方法

研究中，混凝土配合比和试验方法参照GB8076-2008《混凝土外加剂》进行试验。

2.2试验内容

拌合物性能主要包括减水率、含气量及含气量1 h经时变化量，硬化混凝土包括抗压强度比、200次相对耐久性；以及各引气剂在混凝土中相同含气量的抗冻性能。

3　试验结果及分析

3.1松香皂及松香类

改性松香热聚物引气剂的试验结果详见表1。

表1　改性松香热聚物性能试验结果

随着掺量的增加减水率和含气量不断增加，当掺量为0.020%时，减水率为6%达到标准要求；当掺量为0.012%时，含气量为3.3%达到标准要求，含气量1 h经时变化量为-0.7%～-0.9%。随着混凝土含气量的增加抗压强度比不断降低；当混凝土含气量小于3%时，抗压强度比约有增加；当混凝土含气量3%～5%时，含气量每提高1%，抗压强度比降低2%～3%；当混凝土含气量在5%～8%时，含气量每提高1%，抗压强度比降低4%～6%。随着混凝土含气量的增加抗冻性先增加后降低；当掺量为0.020%，混凝土含气量为5.6%，动弹性模量保留值达到最高值，即为92%。

3.2烷基苯磺酸盐类

十二烷基磺酸钠引气剂的试验结果详见表2。

表2　十二烷基磺酸钠性能试验结果

随着掺量的增加减水率基本为0，当掺量为0.010%时，减水率也只有1%；随着掺量的增加含气量不断增加，当掺量为0.002%时，含气量为3.3%达到标准要求，含气量1 h经时变化量为-1.0%～-1.5%。随着混凝土含气量的增加抗压强度比不断降低；当混凝土含气量小于3%时，抗压强度比约有增加；当混凝土含气量3%～5%时，含气量每提高1%，抗压强度比降低2%～3%；当混凝土含气量在5%～8%时，含气量每提高1%，抗压强度比降低5%～6%。随着混凝土含气量的增加抗冻性先增加后降低；当掺量为0.006%，混凝土含气量为5.8%，动弹性模量保留值达到最高值，即为84%。

3.3皂角苷类

三萜皂苷引气剂的试验结果详见表3。

表3　三萜皂苷性能试验结果

随着掺量的增加减水率和含气量不断增加；当掺量为0.016%时，减水率为6%达到标准要求，含气量为3.4%达到标准要求，含气量1 h经时变化量为-0.3%～-0.6%。随着混凝土含气量的增加抗压强度比不断降低；当混凝土含气量小于3%时，抗压强度比约有增加；当混凝土含气量3%～5%时，含气量每提高1%，抗压强度比降低1%～2%；当混凝土含气量在5%～8%时，含气量每提高1%，抗压强度比降低4%～5%。随着混凝土含气量的增加抗冻性先增加后降低；当掺量为0.024%，混凝土含气量为6.2%，动弹性模量保留值达到最高值，即为95%。

3.4木质素盐类

木质素磺酸钠的试验结果详见表4。随着掺量的增加减水率、含气量和凝结时间差不断增加，含气量1h经时变化量为-1.3%～-1.7%。随着掺量的增加抗压强度比和抗冻性先增加后降低，当掺量达到0.6%凝结时间差急剧增加，抗压强度比急剧降低。该类外加剂一般归纳为普通减水剂，达到一定掺量有较强的缓凝效果，在掺量不大于0.4%，抗压强度比都有明显提高。

表4　木质素磺酸钠性能试验结果

3.5聚醚多元醇类

聚醚多元醇类引气剂的试验结果详见表5。

表5　聚醚多元醇类性能试验结果

随着掺量的增加减水率不断增加，但都小于标准要求；随着掺量的增加含气量不断增加，当掺量为0.016%时，含气量为3.3%达到标准要求，含气量1h经时变化量为-0.9%～-1.3%。随着混凝土含气量的增加抗压强度比不断降低；当混凝土含气量小于3%时，抗压强度比约有增加；当混凝土含气量3%～5%时，含气量每提高1%，抗压强度比降低2%～3%；当混凝土含气量在5%～8%时，含气量每提高1%，抗压强度比降低5%～6%。随着混凝土含气量的增加抗冻性先增加后降低；当掺量为0.010%，混凝土含气量为5.4%，动弹性模量保留值达到最高值，即为90%。

3.6抗冻对比试验

各引气剂在混凝土中相同含气量的抗冻性能试验结果详见表6。

混凝土在相同含气量下，各引气剂的掺量由小至大为：十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷、木质素磺酸钠；混凝土在相同含气量下，各引气剂的抗冻性能由低至高为：木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷。由此可知，引气剂掺量最小的是十二烷基磺酸钠，抗冻性能最优的是三萜皂苷。

表6　各引气剂在混凝土相同含气量试验结果

4　结论

各种引气剂对混凝土性能都存在一定差异，其中差异如下：

1）减水率。在引气剂的合理适用范围内十二烷基苯磺酸钠基本没有减水率，聚醚多元醇类的减水率次之，其他品种引气剂到达一定掺量具有满足标准要求的减水率。

2）含气量。在相同含气量下，各引气剂的掺量由小至大为：十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷、木质素磺酸钠；含气量1 h经时变化量由小至大为：木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷。

3）抗压强度比。除木质素磺酸钠以外的引气剂，当含气量小于3%抗压强度比约有提高；当含气量在3%～5%，含气量每提高1%，抗压强度比降低1%～3%；当含气量在5%～8%，含气量每提高1%，抗压强度比降低4%～6%。

4）抗冻性。各引气剂在相同含气量条件下，混凝土抗冻性由低至高为：木质素磺酸钠、十二烷基磺酸钠、聚醚多元醇类、改性松香热聚物、三萜皂苷。

［参考文献］

［1］妖燕.新型高性能混凝土耐久性的研究与工程应用［M］.北京：中国建材工业出版社，2004.

［2］葛兆明.混凝土外加剂［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［3］李金玉，曹建国.水工混凝土耐久性的研究和应用［M］.北京：中国电力出版社，2004.

［中图分类号］TV41

［文献标识码］B

［文章编号］1002－0624（2016）02－0045－03

［收稿日期］#2015-11-03