不同减水剂及引气剂对混凝土性能的影响
2018-01-01张蕾项德志孟繁欣薄岩
张蕾 项德志 孟繁欣 薄岩
丰满大坝重建工程建设局
不同减水剂及引气剂对混凝土性能的影响
张蕾 项德志 孟繁欣 薄岩
丰满大坝重建工程建设局
不同减水剂和引气剂对混凝土新拌性能和硬化性能均有一定影响，本文主要研究减水剂与引气剂和混凝土坍落度，扩展度等的影响，也研究了含气量与硬化混凝土抗压强度的关系。
含气量 新拌性能 抗压强度 引气剂 减水剂
前言
混凝土减水剂与引气剂对混凝土性能有较大影响，减水剂的掺入主要影响混凝土新拌性能，最直观的是对混凝土用水量的影响。混凝土引气剂掺入会对混凝土性能产生更大影响，具体情况如下：
1.空隙在混凝土中的形成过程
实际工程会根据具体的性能要求而掺加不同的化学剂，即使无任何化学剂，在混凝土拌合过程中，其本身也会带入空气，这都会使混凝土内部有很多体积较小的气泡，这些气泡会在后期混凝土搅拌以及振捣过程中跑出一部分，剩下的部分就在混凝土内部形成了空隙。
2.混凝土和易性与含气量的关系
和易性会因为气泡的存在进而得到提高，含气量在一定程度上会影响坍落度，不同含气量对坍落度作用可能会比较大，这改善了材料泌水与离析，因为水的流动性减小了。
3.混凝土泌水率与含气量的关系
含气量与泌水率有较为明显关系，气泡表面充满着水，且被水覆盖，因为气泡被水包裹，气泡让混凝土中的水被锁住，进而很大程度上就降低了混凝土的泌水，所以含气量对于混凝土泌水率而言是尤其重要的，不过这一切前提是所用的引气剂必须是优质的引气剂，否则当气泡不稳定或者气泡不够小的时候，这一切都没有用处。
4.混凝土含气量与抗压强度的关系
建构筑物的安全与混凝土的抗压强度息息相关，而混凝土中的含气量增加后，会一定程度上降低混凝土建构筑物的抗压强度。混凝土力学强度与含气量关系很密切，它还与气泡大小等有关，一般气泡气孔直径越小，强度损失就越小，由于力学强度与很多因素都有关，但是和含气量之间的关系很大，所以一般调整含气量去提高抗冻能力。
5.混凝土耐久性与含气量的关系。
一、试验原料及方法
试验所用的水泥为P×II 52.5的江南小野田水泥，其化学成分见表1，其物理性能指标见表2；粉煤灰：一级粉煤灰；矿渣粉：优质矿渣粉；它们的化学成分见表3；细骨料：符合II区中砂的要求，但处于中砂上限水平；粗骨料：符合5～25mm连续级配要求；减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司的PCA®-I聚羧酸高性能减水剂；引气剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的SBT®-K12和SBT®-1#混凝土高效引气剂；消泡剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的SBT®-PXP-3混凝土高效消泡剂；水：自来水。
表1 水泥的化学成分
表2 水泥的物理性能指标
表3 掺和料的化学组成
二、试验配合比设计
表4配合比设计主要考虑C30强度等级情况下的两种配合比的情况，分别考虑掺加两种不同减水剂情况下的情况，并且外加剂主要是减水剂、引气剂以及消泡剂，在一定条件下，改变其用量，探究相关性能及相关情况变化。
表4 试验设计配合比
三、结果与讨论
（一）引气剂与含气量的联系
本试验中在两种试验减水剂以及在两种减水剂中分别掺加K12引气剂对含气量的作用，具体结果如表5与表6所示。
表5 外加剂与含气量的关系（PCA）
表6 外加剂与含气量的关系（萘系）
我们可以得出以下结论：
1.在聚羧酸减水剂中，含气量一定程度上增大，并且新拌混凝土容重减小，从图中可知，两者成反比关系，并且两者几乎成线性关系，对应比较密切。从图中可知，减水剂掺量提高0.49%的时候，含气量增加35.48%，新拌混凝土容重减小约为1.14%；K12引气剂用量提高0.25g的时候，也就是掺量增加万分之0.485的时候，含气量增加约为89.19%，容重减小约为3.33%；
2.萘系减水剂掺入后，含气量在一定程度上增大，并且容重减小，两者变化规律和掺加聚羧酸减水剂的时候的规律一致。在萘系减水剂增加0.27%掺量后，容重减小1.57%，含气量增加75%；掺加K12引气剂后，K12引气剂用量增加2.76g的时候，也就是掺量增加万分之5.07的时候，含气量增加200%，容重减小1.73%；
3.在两种减水剂中，同样是掺加K12引气剂，但是它们表现却不同，在聚羧酸减水剂中，K12引气剂各方面表现更加活跃，其性能更好一些，所以针对掺加K12引气剂活跃的性质，含气量提高越多，对外观质量损失也就越大，这就要求去调控它。
（二）减水剂与新拌性能关系
实际施工过程中，当掺加减水剂的时候，会对新拌物理性能产生作用，根据不同的施工要求去调整新拌物理性能，具体的试验结果如表7所示。
表7 减水剂与物理性能的关系
试验结果分析：
1.当减水剂增加0.49%掺量的时候，坍落度增加约为10.81%，扩展度平均值增加约为15.64%，容重减小1.14%；
2.在减水剂增加0.27%掺量的时候，坍落度增加约为5.88%，扩展度平均值增加约为10.47%，容重减小1.57%；
3.当减水剂的掺量增加的时候，坍落度与扩展度都增加，实际工程中对流动状态有较高要求的话，就需要去适当运用减水剂的量。
（三）新拌含气量经时损失规律
对含气量7%的情况，对其进行含气量经时损失试验，具体结果见表8。
表8 新拌含气量经时损失
试验结果分析：
在前1h内，含气量损失达到40%，损失是比较大的；但是在后2h内，含气量损失在25%左右，并且随着时间的慢慢推移，可以看到其变化趋势越来越缓慢，也就是说在经历了2h后，新拌含气量在慢慢趋于变化的稳定值，含气量越往后，减少得越少，实际施工中不建议将含气量较高的混凝土施工时间拖太长。
（四）抗压强度与混凝土含气量的关系
对试验过程中，使用两种减水剂的试验中7天抗压强度以及28天抗压强度进行整理，具体结果见表9。
表9 含气量与抗压强度关系
试验结果分析：
1.硬化试块抗压强度与含气量成反比，在聚羧酸减水剂中，7天抗压强度与含气量几乎成线性关系，在萘系减水剂中，28天抗压强度在含气量较高的时候，其变化不是很大；
2.当含气量增加91.18%，7天抗压强度减小34.48%，28天抗压强度减小48.92%；图11可知，当含气量增加600%的时候，7天抗压强度降低30.12%，28天抗压强度25.97%；在萘系减水剂中，抗压强度减小的幅度较小，抗压强度随着含气量增加后的损失较少。
四、结语
本文通过控制减水剂以及引气剂种类来研究混凝土的新拌以及硬化性能，结论如下：
1.在不掺加引气剂的情况下，随着减水剂掺量的增加，混凝土的坍落度与扩展度增大，混凝土容重逐渐减小；
2.新拌含气量经时损失时间越长，变化越慢，且一般前1h内损失会比较大，当控制了满足抗冻要求的含气量的时候，不宜施工时间拖太长，不然会出现含气量损失，抗冻性不满足要求；
3.随着混凝土含气量的增大，硬化混凝土的抗压强度逐渐减小，当混凝土要通过提高含气量来提升抗冻性的时候，就需要考虑到其对抗压强度的影响。
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张蕾（1981-），就职于丰满大坝重建工程建设局，高级工程师，多年从事水电站建设管理，具有丰富的实践经验。
