混凝土含气量影响因素的探讨

赖永德

（南宁市嘉大混凝土有限责任公司，广西南宁 530000）

0 前言

混凝土是由水泥、砂石、水、掺加适量掺合料及各种外加剂按特定比例混合而成。混凝土可分为两种成分：粗砂石和砂浆。砂石颗粒的大小对空气含量几乎没有直接影响。混凝土中的气泡主要分布在砂浆中，由于砂浆的性质影响混凝土的各种性能。

1 含气量对混凝土性能的影响

1.1 混凝土中空隙的形成方法

在制造和搅拌过程中，空气被吸入混凝土中。此外，减水剂、引气剂等混凝土外加剂的普及和使用，导致大量微小气泡渗入新拌混凝土中。这些气泡会在混凝土搅拌和压实过程中溢出，而另一些则留在新拌混凝土中并在硬化混凝土中产生空隙，如图1所示。

图1 混凝土表面气孔

1.2 含气量对混凝土和易性的影响

当混凝土中含有大量均匀分布且独立的球形微泡时，它们在混凝土中可以起到球体的作用，从而在一定程度上提高混凝土配合比的和易性，直接导致混凝土的破坏。在混合比不变的情况下，空气含量的增加会导致降水量的增加。在正常空气渗透条件下，沉降量可增加2～5cm。这些扩大的气泡增加了混凝土的凝聚力和均匀性。气泡粘附在固体上以减少下沉的趋势，减少水流以改善离析和混凝土泄漏[1]。

1.3 含气量对混凝土泌水率的影响

空气含量对新混凝土的伸长率有显著影响。因为气泡主要是由水分形成的，如果气泡以稳定的方式存在，它们的尺寸足够小和足够大，大量的水会凝固，释放的水量会大大增加。减少直到出血率显著降低。同时，气泡会有堵塞作用，可以堵住水道，防止游离水逸出。即使根管不能完全闭合，牙根的有效面积也大大减少，从而减少出气。空气含量对阻力率的影响非常重要。当然，引气剂需要小心使用，使混凝土中没有气泡，气泡足够小。

1.4 含气量对混凝土力学性能的影响

混凝土作为建筑材料的强度首先要符合设计规范的要求。混凝土中空气含量的增加会增加水泥浆的孔隙率，从而降低抗压强度。混凝土抗压强度的降低不仅与空气含量增加有关，而且与吸引气泡的多孔结构有关：平均孔径越小，强度下降速度越慢。因此，即使含气量相同，不同质量的引气添加剂引起的强度下降也会有所不同。空气含量对抗压强度的影响可以用“经验法则”来说明，即空气含量增加1%会导致强度损失5%。

含气量虽然降低了混凝土的抗压强度，但对抗弯强度影响不大，有时甚至可以提高抗弯强度。这主要是因为加气可以减少混凝土硬化过程和周围区域的内部微裂纹。这些微裂纹对抗压强度几乎没有影响，但对弯曲减少更敏感。

1.5 含气量对混凝土抗渗性的影响

正确的空气含量能够增强混凝土的抵抗渗透的作用，因为气泡可以防止水进入。但若含气量过高，则会降低混凝土的透水性。研究得出结论，当混凝土中的含气量达到6%～8%时，混凝土的耐水性将会降低。这是由于引入了太多的孔隙，这些孔隙很难完全闭合，它们会形成相互连接的孔隙，造成抗渗性降低。

1.6 含气量对混凝土耐久性的影响

适当增加混凝土的含气量的主要目的是可以显著提高其抗冻融能力，以及抗盐冻侵蚀能力。还存在适当的空气含量以提高抗冻性的问题。如果空气含量超过一定值，则抗冻性不会增加太多或趋于下降。这是因为如果空气含量过高，部分气泡会积聚在水泥砂浆与骨料的界面处，不仅会降低强度，还会降低抗冻性。因此，总气体含量不应超过7%。

2 造成含气量的原因

由于空气含量对混凝土的各种性能明显的影响，在施工过程中必须小心。实际生产过程中影响含气量的因素不同[2]。

2.1 水泥种类及水泥用量

加气剂的用量取决于水泥的类型。掺量相同时，硅酸盐水泥混凝土：引气量高于火山灰水泥混凝土。当达到相同的引气剂用量时，用常规水泥制成的混凝土中加气外加剂的含量比矿渣水泥的含量低30%～40%。由于粉煤灰颗粒对空气外加剂的吸附影响较大，粉煤灰混凝土或粉煤灰水泥中的空气外加剂量有所增加。此外，水泥颗粒越细，引入相同数量的气泡所需的吸气剂就越多。

增加混凝土中的水泥含量会降低混凝土与空气相互作用的能力。一般来说，水泥消耗量每增加90kg/m3，掺入的空气量将减少约1%。所以，当水泥用量不同时，调整进气量，以获得所需的含气量。否则，含气量过高会降低强度，而含气量过低则达不到要求。当原料相同满足含气量要求时，空气回收法随着水泥含量的增加而增加。

2.2 大小骨料的影响

当水泥种类、泥沙和水泥用量或水灰比大致相同时，粒径小的石头含气量高，粒径大的石头含气量低，有棱角的石头含气量大。空隙可以让更多的空气通过，沙粒的大小会影响气泡的大小。沙子越细，气泡越小；沙子越粗，气泡越大。试验证明，当引气材料用量相同时，混凝土中0.3～0.6mm的砂粒越多，引气量越大。由小于0.3mm或大于0.6mm的沙粒制成的混凝土的加气能力显著降低。在相同的不同条件下，混凝气含量随着砂耗量的减少而降低。这是因为吸入混凝土的大部分空气都包含在砂浆中。

2.3 引气剂用量

加气剂的混合决定了凝结过程中加气剂的量。当加气剂最适合搅拌时，混凝土中的气泡比较小且均匀，结构比较均匀；当掺量太小时，气泡小，混凝土结构不均匀；当混合量过大，气泡聚集，加入量过大时，大小和间隔不一样。混凝土结构也是均质的，强度和表观密度也下降得更多。因此，空气外加剂的含量在合适的范围内，在这个范围内空气外加剂的效果是完全可见的，混凝土的耐久性也得到提高。研究表明，在提高耐久性、改善混凝土内部结构和保持混凝土适当强度的基础上，吸气剂用量应为空气饱和剂用量的3%～6%。

3 某些建筑因素对含气量的影响

3.1 坍落度

压降越大，气体含量越高。通常沉积物会有所增加，气体含量增加1%。但压降增加到一定值后，含气量开始下降。

3.2 搅拌时间

当使用机械搅拌时，空气含量随着搅拌时间的增加而增加。在经过一定时间后，含气量不会再增加，随着搅拌时间的增加含气量减少。因此，在使用过程中掌握凝结物的混合非常重要[3]。

3.3 振动

振动可以减少凝结气体，尤其是大气泡。如果振动时间相同，则混凝中的空气含量随着频率的增加而减少。为确保凝固中的空气含量适当，应通过实验确定适当的振动时间。

4 引气剂对硬化混凝土的影响

4.1 强度

空气再循环剂对混凝的不利影响已经降低。一般情况下，含气量每增加1%，强度下降约5%。但在含气量正常范围内，引气引起的强度下降可在一定程度上通过减少耗水量得到部分补偿。

4.2 抗冻的作用

与加气剂混合的混凝土在反复暴露于冻融循环的情况下显著延长了所有产品的使用寿命，不是百分之几十，而是几倍甚至十倍。这主要是由于以下两个原因：小气泡使矿泉水局部冷凝压力增加起到缓冲作用：细端管被气泡堵塞，以及毛细管和开孔的长疏水层变得封闭，毛细管吸收减少。

4.3 渗透

引气剂对混凝土渗透性的影响是由于混凝土多孔结构中最大的气孔和引气剂引起混凝土比重的变化。如果不考虑其他变化，在凝固体中引入显著中断将增加其渗透性。此外，加气作用使混凝土获得更好的性能，也可有更广泛和更高的耐水性。

4.4 对耐化学性的影响

加气剂改善混凝土中的硫酸盐腐蚀破坏；这种效果似乎与水灰比的降低直接相关，因为它降低了腐蚀性污泥的渗透性和渗透性。可以肯定的是，一些低强度混凝土的强度增益最大。

5 结语

在影响混凝土含气量的众多因素中，引入进气口会导致在搅拌过程中产生大量小的、封闭的气泡。它是影响混凝土中含气量的最重要因素，也直接影响固化剂的耐久性，尤其是抗冻性和耐水性。因此，空气增压器的选择尤为重要。一方面，这保证其透风效果在用量上得到充分体现，使混凝土具有更高的抗冻性和抗水性。另一方面，必须注意气泡的引入不会降低混凝土的强度。