2021-12-29 00:00
近年來，混凝土中引氣技術(shù)的應(yīng)用的越來越廣泛，混凝土含氣量已成為混凝土拌合物性能的常規(guī)檢測指標(biāo)，引氣也成為改善混凝土拌合物工作性的常規(guī)技術(shù)手段。然而，對于如何控制混凝土含氣量，業(yè)內(nèi)還存在著不少的爭議，今借助于這篇博文與各位專業(yè)人士共同探討一下含氣量對于混凝土的影響。
1 含氣量對混凝土工作性的幫助及作用機(jī)理
許多人一定有類似的經(jīng)歷，當(dāng)混凝土中引氣了之后會感覺漿體飽滿，和易性明顯改善，這是為什么呢？拋開復(fù)雜的作用機(jī)理，現(xiàn)在我們只做一個(gè)算術(shù)題：如果在混凝土中引入3%的氣，那么一方混凝土中就會有30L空氣，而這些空氣不會存在于骨料中，一定在膠凝材料漿體中。而每方混凝土膠凝材料漿體的體積約是300L,引入3%的氣，漿體就增加10%，變成了330L,漿體增加了，自然會感覺漿體飽滿。
混凝土中引入空氣增加了漿體的體積，這是含氣量對混凝土工作性改善的最直接原因。
另外，當(dāng)混凝土中引入氣泡后，這些氣泡會產(chǎn)生“滾珠效應(yīng)”，降低混凝土的粘度，這對于粘度較高的混凝土工作性改善有極大的幫助，使其易于泵送、搗固密實(shí)、成型，使混凝土的整體工作性變好，提高施工效率。
2 混凝土中的有害氣泡
混凝土中的有害氣泡可分為兩類：
一類是減水劑之類的表面活性劑，會像肥皂一樣在混凝土中引入氣泡，這種氣泡可能是厘米、毫米這樣級別的，這由減水劑對液相的表面張力決定，這種氣泡大，所以浮力也大，更容易上浮，上浮后還會破裂，這會造成混凝土拌合物的不穩(wěn)定，因此即使不在混凝土中引氣，也要消除這種氣泡，這就需要在加入減水劑時(shí)加入另外的表面活性劑，即消泡劑。
另一類是混凝土灌進(jìn)模板圍成空腔后，被封堵排不出的空氣，這種氣泡可能是分米、厘米這一級的氣泡，是一定要排除的。而這種氣泡如果不用機(jī)械做功，做功不足或者不恰當(dāng)，則空腔未被混凝土填滿，空氣會留在混凝土中，這樣的混凝土要么有空洞，要么是疏松的，這樣的混凝土結(jié)構(gòu)會因?yàn)闃O大的應(yīng)力集中效應(yīng)而降低承受荷載能力，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
3 混凝土中需要什么樣的氣泡
混凝土中如果需要引氣，一定是小于毫米、甚至微米級別的氣泡。這種氣泡穩(wěn)定、分布均勻、不上浮，才會給混凝土帶來好處，比如改善流動性、防泌水性、抗凍性等。引入這種氣泡需要一種專門的表面活性劑，即引氣劑。
4 含氣量對混凝土強(qiáng)度的影響
大氣泡存在于混凝土中會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大的應(yīng)力集中效應(yīng)而降低承載力，所以要想辦法排除混凝土中的大氣泡。而實(shí)際上大氣泡的存在降低混凝土強(qiáng)度的原因不是大氣泡降低了水泥凝膠體的強(qiáng)度，而是其存在使混凝土承受荷載時(shí)產(chǎn)生了應(yīng)力集中，使混凝土產(chǎn)生局部破壞，從而導(dǎo)致宏觀上混凝土的強(qiáng)度降低，并不是水泥凝膠體的強(qiáng)度降低。
應(yīng)力集中是客觀存在的，不管是大氣泡、小氣泡都會產(chǎn)生應(yīng)力集中，只是小氣泡產(chǎn)生的應(yīng)力集中遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大氣泡，我們用一個(gè)例子來說明大小氣泡所產(chǎn)生應(yīng)力集中的差別：用鐵絲做成一個(gè)直徑為10cm的圓環(huán)，手指的力量就可使其變形，而用同樣的鐵絲做一個(gè)直徑為1cm的圓環(huán)，則需要多出很多倍的力量才能使其變形。所以混凝土適當(dāng)數(shù)量的小氣泡對混凝土的影響是非常小的，通常含氣量在2%-7%范圍內(nèi)強(qiáng)度的變化不會超過5MPa。
因此我們要保證混凝土強(qiáng)度不受混凝土含氣量的影響，需要通過消泡劑和外力做功的方法來排除混凝土中的大氣泡，通過控制混凝土含氣量的范圍來控制小氣泡的數(shù)量，以此來保證混凝土強(qiáng)度。
5 如何控制混凝土含氣量范圍
上文已提到混凝土中引入氣以后會使混凝土的粘度降低，而粘度較低的混凝土在振搗密實(shí)的過程中需要做的功也較少。如果在混凝土中引入了過量的氣，就會使粘度過低，振搗時(shí)做功尺度難以把握，使混凝土容易出現(xiàn)分層、浮漿等問題。所以混凝土的含氣量必須加以限制，通常情況下需要外力做功密實(shí)的混凝土含氣量不宜超過7%，但要視材料品質(zhì)和具體工藝來定，如果需要較高的含氣量，可適當(dāng)降低混凝土的稠度來降低出現(xiàn)過振的風(fēng)險(xiǎn)。
對于自密實(shí)混凝土，由于不需要外力做功密實(shí)，所以含氣量可適當(dāng)提高，但氣泡必須是穩(wěn)定存在的。
6 混凝土含氣量控制應(yīng)注意的方面
材料的品質(zhì)不同，對于混凝土工作性有很大的影響，含氣量的范圍應(yīng)根據(jù)材料品質(zhì)具體的試驗(yàn)來確定。例如，含泥量較重的骨料可能對引氣劑具有較強(qiáng)的吸附性，這時(shí)如果想要達(dá)到我們所需要的含氣量，需要加入更多的引氣劑，這時(shí)如果材料的含泥量不穩(wěn)定，就會使混凝土的含氣量大范圍的波動，對混凝土的品質(zhì)會造成嚴(yán)重影響。品質(zhì)較差的粉煤灰也會存在類似情況。遇到這種情況使對引氣劑的使用要慎重。
相對于減水劑，引氣劑這種表面活性劑對于溫度更加敏感，氣溫較低時(shí)引氣劑的用量可能數(shù)倍于氣溫較高時(shí)。因此，不同氣候條件下在混凝土中引氣需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼?yàn)數(shù)據(jù)來支撐。
7 結(jié)語
綜上所述，混凝土含氣量是人為引入混凝土中的小于毫米、甚至微米級別的氣泡，引入適當(dāng)數(shù)量的這種氣泡，能夠很好地改善混凝土的工作性，還有利于提高混凝土的抗凍性，同時(shí)需要用外力手段來排除混凝土中的有害氣泡。
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