摘要: 目前國內外混凝土工程普遍通過摻加引氣劑，在混凝土中引入均勻穩定的細小氣泡來改善硬化混凝土的耐久性能。本文簡要論述了我國引氣劑不被廣泛應用的原因,闡述了引氣劑對混凝土拌和物及耐久性能的影響。

　　關鍵詞:建筑材料評職論文,期刊征稿,引氣劑,技術特性,作用,混凝土耐久性

　　引氣劑在我國的混凝土工程中使用并不普遍,摻引氣劑的混凝土僅占混凝土總量的百分之幾。究其原因,除了擔心引氣劑降低混凝土的強度外,缺少更多性能優異、價格適宜的引氣劑可供選擇及由于引氣劑使用不當致使效果不顯著,對提高混凝土的抗滲性、耐久性重視不足,也是主要因素。美國、日本、加拿大、挪威等國家,在混凝土中使用引氣劑很普遍,達到70 %～80 %。日本許多著名的高效減水劑都是添加了引氣劑(AE 劑) 的引氣型超塑化劑。

　　在混凝土工程中謹慎地使用一定量的引氣劑,能在新拌混凝土中產生一定量的微細圓形封閉氣泡,這對提高混凝土的流動性、和易性、可泵性,減少拌和物的離析和泌水,提高混凝土的均勻性、耐久性(抗滲性、抗凍性) 都是十分有益的。尤其在商品混凝土中使用性能優異的引氣劑,可顯著提高塑性混凝土和硬化混凝土的各項性能,而且還可以降低外加劑和混凝土的成本。優良引氣劑的研究和應用是我國混凝土及其外加劑發展的需要和必然。

　　1、引氣劑的作用機理

　　混凝土引氣劑基本上都屬于陰離子表面活性劑，其分子結構由憎水基團和親水基團組成，親水基團在分子溶于水解離后會因釋放出陽離子而帶正電荷。

　　概括起來講，引氣劑的作用機理在于：在混凝土攪拌過程中能使其大量包裹微小的氣泡，而這些微小的氣泡又能穩定地存在于混凝土體內。

　　具體地分析，引氣劑的作用機理包括以下方面：

　　1.1界面活性作用

　　不加引氣劑時，攪拌混凝土過程中，也會裹入一定量的氣泡。但是當加入引氣劑后，在水泥-水-空氣體系中，引氣劑分子很快吸附在各相界面上。在水泥-水界 面上，形成憎水基指向水泥顆粒，而親水基指向水的單分子(或多分子)定向吸附膜;在氣泡膜(也即水-氣界面)上，形成憎水基指向空氣，而親水基指向水的定 向吸附層。由于表面活性劑的吸附作用，大大降低了整個體系的自由能，使得在攪拌過程中，容易引入小氣泡。

　　1.2起泡作用

　　泡可分為氣泡、泡沫和溶膠性氣泡三種。混凝土中的泡屬于溶膠性氣泡。

　　清凈的水不會起泡，即使在劇烈攪動或振蕩作用下，使水中卷入攪成細碎的小氣泡而混濁，但靜置后，氣泡立即上浮而破滅。但是當水中加入引氣劑(比如洗衣 粉)后，經過振蕩或攪動，便引入大量氣泡。其原因是：液體表面具有自動縮小的趨勢，而起泡是一種界面面積大量增加的過程，在表面張力不變的情況下，必然導致體系自由能大大增加，是熱力學不穩定的系統，會導致氣泡縮小、破滅。但在引氣劑存在的情況下，由于它能吸附到氣-液界面上，降低了界面能，即降低了表面張力，因而使起泡較容易。

　　1.3穩泡作用

　　通過試驗發現，將有些表面活性劑加入混凝土中，在攪拌過程中也能引入大 量微小氣泡，但是當將混凝土靜置一定時間，或經過運輸、裝卸、澆注后，混凝土的含氣量卻大大下降，大部分氣泡都溢出消失了，而引氣劑則不同，摻入后，不但能使混凝土在攪拌過程中引入大量微小氣泡，而且這些氣泡能較穩定地存在，這是使硬化混凝土中存在一定結構的氣孔的重要保證。

　　2 正確應用引氣劑不會降低混凝土強度

　　我們在C60～C90 的混凝土中成功地使用引氣劑,解決了高強混凝土過于粘稠、板結、粘底等現象。長期以來一直認為摻引氣劑就一定降低混凝土強度的觀點是不全面的。這主要是因為:

　　2.1混凝土強度不僅與混凝土中空氣引入量有關,也與引入空氣泡的結構和孔徑等有關。在某種意義上,孔的結構和孔徑比孔隙率對混凝土宏觀性能的影響更重要。不同孔徑的氣孔對混凝土性能的影響并不是一致的,國外一些學者認為,孔徑50 nm 以下的孔屬于無害孔。不同品種的引氣劑對混凝土孔結構形成的影響是不同的,因而對混凝土強度、滲透性等的影響也是不同的,不能一概而論。

　　2.2使用性能優異的引氣劑,一般可減少混凝土用水量的8 %～10 % ,從而可補償因氣孔率增加而引起的強度下降。

　　2.3引氣劑的應用改善了混凝土的和易性、工作性、極大地減少了混凝土的泌水、離析,從而使混凝土的界面特性得以提高。在高水膠比的普通混凝土中,界面特性對混凝土抗壓強度的影響較少,但界面特性對C70 以上的高強混凝土抗壓強度的影響就較大,所以在低水膠比的高強混凝土中摻入適量的引氣劑改善界面特性,往往使混凝土由于界面缺陷引起的強度,特別是抗折強度的損失得以補償。例如道路混凝土中由于正確應用引氣劑,混凝土的抗折強度不但不降低,還可能提高。

　　2.4在混凝土拌和物中單獨摻加引氣劑是極少的。通常引氣劑和高效減水劑同時使用,或者在高效減水劑中復合適量的引氣劑,這樣因減水劑的高減水率而提高的混凝土強度,完全可補償因使用引氣劑使混凝土孔隙率增加而導致的強度損失。

　　3 引氣劑對混凝土其它性能的影響

　　3.1引氣劑對混凝土耐久性、抗凍性的影響

　　引氣劑最早是作為提高混凝土抗滲性、抗凍性、抗鹽凍剝蝕性而使用的一種外加劑。其主要原理是引氣劑引入的小氣泡切斷毛細管的通路,降低毛細管作用,從而提高混凝土的抗滲性。這些微氣孔在冰凍過程中能釋放毛細管內的冰晶膨脹壓力,從而避免生成破壞壓力,減少和防止凍融的破壞作用,提高混凝土的抗凍性。

　　3.2 引氣劑對混凝土干縮和徐變的影響

　　空氣含量的增加會使混凝土的干縮值有所增大,但引氣劑的減水作用又可以使干縮下降,因而當混凝土的強度、和易性相同時,在一定范圍內引氣不會對混凝土的徐變產生影響。

　　3.3引氣劑對新拌混凝土性能的影響

　　在相同坍落度的條件下,摻有引氣劑的混凝土,其漿體的和易性、流動性、塑性、澆注性、搗實性等非測量指標是不摻引氣劑的混凝土漿體所不能比擬的。引氣劑所引入的微細氣泡宛如微細集料,對級配不良,尤其是細顆粒缺少的細集料有補償作用,可以使混凝土顯得砂漿富余;這些微小氣泡聯結和支撐著水泥顆粒,填塞了水泥顆粒間的空隙,從而阻止或減少了水泥和集料顆粒周圍的水流,減少混凝土的泌水、沉降和離析。同時,由于這些氣泡的“撥開”或“分散”作用,極大地增加了水泥或細集料的自由(非凝聚) 表面積,增加拌和物的粘性和工作性。

　　結論

　　正確摻入適量引氣劑并不會降低混凝土強度;摻入引氣劑后，混凝土的耐久性抗凍性得以改善;增加了新拌混凝土和易性和工作性。

　　參考文獻：

　　【1】楊華全，李文偉.水工混凝土研究與應用【M】.北京：中國水利水電出版社，2004：178—183.

　　【2】ZHANG D S.Air-Entrainment in Fresh Concrete with PFA們.Cement&Concrete Composite。1996，18(6)：409--416.

　　【3】JOHNSTON C D.Deicer salt scaling resistance and ellloride permeabilityand code requirements for air content，spacing factor[J].Concrete

　　nternational。1994，16(8)：48-55.

　　【4】張德思，成秀珍.硬化混凝土氣孔參數的研究【J】.西北工業大學學報，2002。20(1)：lo-13.