高性能混凝土必备外加剂引气剂.pdf
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1. 引气剂的研究和应用现状
混凝土引气剂是最古老的外加剂之一,四十年代开始应用于混凝土抗冻工程中。引气剂在混凝土中的
应用在国外已得到许多国家的公认。 在国外,尤其是日本, 几乎大部分混凝土, 包括高强高性能混凝土 (HPC )
都要掺用引气剂、引起减水剂,而将不用引气剂或只掺用其他外加剂的混凝土定为特殊混凝土。在日本规
范中规定, 砼中必须掺入引气剂 (AE 剂 )或引气减水剂 (AE 减水剂 )。美国北部地区和加拿大所有露天使用的
混凝土规定要掺用引气剂,主要是考虑改善混凝土耐久性。我国五十年代开始开发引气剂,用于提高水工
混凝土的抗冻性。目前,我国只有在水工和港工混凝土设计规程中有明确的掺引气剂要求。然而,随着混
凝土技术发展的需要,特别是引进国外施工设备和国外工程公司进入我国施工市场,引气剂也开始在其它
场合使用。例如,在上海高层建筑物有泵送要求的混凝土中,广泛使用了引气剂。在秦山核电站二期工程
中,外方也要求在混凝土中必须掺引气剂。我国黄士元教授也一再撰写论文呼吁引气剂的使用,这说明引
气剂确是改善砼耐久性的优良外加剂。
引气剂在我国的混凝土工程中使用并不普遍,掺引气剂的混凝土仅占混凝土总量的百分之几。究其原
因,除了担心引气剂降低混凝土的强度外,缺少更多性能优异、价格适宜的引气剂可供选择及由于引气剂
使用不当致使效果不显著,对提高混凝土的抗渗性、耐久性重视不足,也是主要因素。
2. 作用机理
引气剂大部分是阴离子表面活性剂,在水 -气界面上,憎水基向空气一面定向吸附,在水泥 -水界面上,
水泥或其水化粒子与亲水基相吸附,憎水基背离水泥及其水化粒子,形成憎水化吸附层,并力图靠近空气
表面, 由于这种粒子向空气表面靠近和引气剂分子在空气 —水界面上的吸附作用, 显著降低水的表面张力,
使混凝土在拌和过程中产生大量的微气泡,
这些气泡有带相同电荷的定向吸附层,所以相互排斥并能均匀分布;另一方面,许多阴离子
引气剂在含钙量高的水泥水溶液中有钙盐沉淀,吸附在气泡膜上,能有效地防止气泡破灭,引入的细
小均匀的气泡能在一定时间内稳定存在。引气剂主要作用首先是引入气泡,其次是分散和润湿作用。引气
剂最早是作为提高混凝土抗渗性、抗冻性、抗盐冻剥蚀性而使用的一种外加剂。其主要原理是引气剂引入
的小气泡切断毛细管的通路,降低毛细管作用,从而提高混凝土的抗渗性。这些微气孔在冰冻过程中能释
放毛细管内的冰晶膨胀压力, 从而避免生成破坏压力, 减少和防止冻融的破坏作用, 提高混凝土的抗冻性。
3. 引气剂对混凝土性能的影响
3.1 引气剂对新拌混凝土性能的影响
引气剂能显著改变新拌混凝土的性能。
引气剂由于在混凝土中引入大量微小且独立的气泡,这些球状气泡如滚珠一样使混凝土和易性得到较
大程度的改善。由于气泡增加了浆体体积和对拌和料的润滑作用,以及增加了浆体的粘度和屈服应力,因
此引气混凝土的工作性、塑性和内聚性得到显著提高,明显比非引气混凝土的好。引气剂所引入的微细泡
宛如微细集料,对级配不良,尤其是细颗粒缺少的细集料有补偿作用,可以使混凝土显得砂浆富余;这些
微小气泡结和支撑着水泥颗粒,填塞了水泥颗粒间的空隙,从而阻或减少了水泥和集料颗粒周围的水流,
减少混凝土的泌水、沉降和离析。同时,由于这些气泡的 拨开“ ”或 分散“ ”作用,极大地增加了水泥或细集料
的自由 ( 非凝聚 )表面积,增强拌和物的粘性和工作性。
在原材料比例不变的条件下,引气可以提高混凝土的流动性,而在相同塌落度下,掺有引气剂的混凝
土,其浆体和易性、流动性、塑性、浇注性、捣实性等非测量指标是不掺引气剂的混凝土浆体所不能比拟
的,引气可以降低拌和用水量。另外,引气还可降低新拌混凝土的坍落度损失。
随着施工技术和高层建筑的发展需要,混凝土的可泵性能显得愈来愈重要。实际上,可泵性是混凝土
工作性良好的一种特殊表现形式,由于引气增加了混凝土的内聚性和物料间的润滑作用,降低了胀流,使
泵送时不会过度离析和泌水,因此引气可提高新拌混凝土的可泵性能。但是,泵送混凝土的含气量也不宜
太高,因为过大的含气量造成的空气可压缩性提高足产生不饱和状态,增加泵送时的泵压损失和降低混凝
土的泵送效率。这类混凝土的含气量一般以小于 6% 为好。正是由于上述这些原因,导
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