摻加引氣劑提高混凝土耐久性的試驗研究
2006-05-15 00:00
摘 要：引氣劑是常用的混凝土外加劑之一，許多文獻表明摻加引氣劑不僅能夠改善混凝土的工作性，而且還能夠提高混凝土的耐久性，增加混凝土的使用壽命，特別是在易侵蝕、凍融的環(huán)境中。本文對摻加引氣劑混凝土的氯離子抗?jié)B性指標和混凝土抗凍性指標進行了試驗研究，研究結(jié)果表明：摻加引氣劑可有效提高混凝土的耐久性。
關(guān)鍵詞：引氣劑；耐久性；滲透性；抗凍性
0 前 言
混凝土引氣劑是最古老的外加劑之一，早在二十世紀四十年代就已應用于混凝土抗凍工程中。引氣劑在國外已較為普遍的應用于混凝土中，尤其是日本，大部分的混凝土應用引氣劑。目前，在我國的混凝土工程中，引氣劑的使用并不普遍，只有水工和港工混凝土明確要求在混凝土中摻加引氣劑，還有是對抗凍性有要求的北方，在混凝土中也要求使用引氣劑來提高抗凍性。在混凝土中加入引氣劑不僅有利于增加混凝土的抗凍性，對提高混凝土的抗?jié)B性也是非常有好處的。
本文利用ASTM C1202標準試驗方法對摻引氣劑的混凝土的抗氯離子滲透性進行了研究，同時利用快凍法試驗方法對引氣劑改善混凝土抗凍性進行了研究。并對引氣劑改善混凝土抗氯離子滲透性能和抗凍性的機理進行了探討。
1 試驗原材料
水 泥：浙江三獅水泥股份有限公司生產(chǎn)的三獅牌P.O42.5普通硅酸鹽水泥。
粉煤灰：寧波某發(fā)電廠生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰。
細骨料：河砂，細度模數(shù)MX = 2.83，屬中砂，級配Ⅱ區(qū)。
粗骨料： 5～25mm的碎石。
減水劑：浙江五龍化工股份有限公司生產(chǎn)的高效減水劑。
引氣劑：上海楓楊實業(yè)有限公司生產(chǎn)的SJ - 2水溶性混凝土引氣劑。
2 試驗方法
2. 1 混凝土的抗氯離子滲透性能
氯離子滲透性能試驗按ASTM C1202 - 97 進行，試驗齡期為28d。
ASTM C1202 - 97 是美國試驗與材料協(xié)會ASTM選定的標準試驗方法， 試驗的具體方法：50mm厚， 100mm直徑的水飽和混凝土試件，兩端水槽所用溶液分別為3. 0%NaCl和0. 3N NaOH，在60V的外加電場下，持續(xù)通電6小時后測定通過混凝土試件的總電量，用通過混凝土的電量高低來判斷混凝土的抗氯離子滲透能力。
按照混凝土6小時通過的總導電量，根據(jù)導電量大小，把混凝土對氯離子滲透性分成不同等級。根據(jù)混凝土的導電量，可以判斷氯離子滲透性的高低。如表1：
2. 2 混凝土的抗凍性能
抗凍性試驗采用北京燕科新技術(shù)總公司生產(chǎn)的DTR 一1 型混凝土快速凍融實驗設備， 按照GBJ82一85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗》的“快凍法”進行。混凝土抗凍性試驗凍融循環(huán)若超過200次，則停止試驗，以動彈模量的損失來衡量混凝土抗凍性能的好壞。
3 混凝土配合比
4 混凝土試驗結(jié)果及討論
4. 1 混凝土試驗結(jié)果
混凝土拌合物性能、抗壓強度及28d齡期混凝土的6h導電量和快凍法試驗結(jié)果見表3：
4. 2 試驗結(jié)果分析
分析表3混凝土試驗結(jié)果，不同水膠比下，摻入引氣劑的對比組混凝土A2、B2、C2與基準組混凝土A1、B1、C1相比： (1)對比組混凝土的含氣量提高； (2)對比組混凝土的坍落度增大，混凝土的和易性也得到了改善； (3)對比組混凝土的7d、28d抗壓強度有不同程度的下降。
但混凝土的抗壓強度下降的同時， 28d齡期混凝土的抗氯子滲透性并沒有隨抗壓強度的下降而下降，反而有較大幅度的提高(如圖2) 。
從表3中可以看出，摻引氣劑的混凝土A2的6h導電量為469庫侖，不摻引氣劑的混凝土A1的6h導電量為863庫侖，摻引氣劑的混凝土B2的6h導電量為902庫侖，不摻引氣劑的混凝土B1的6h導電量為1382庫侖，摻引氣劑的混凝土C2的6h導電量為1496庫侖，不摻引氣劑的混凝土C1 的6h導電量為2013 庫侖?？梢缘贸觯瑩搅艘龤鈩┖?，雖然對比組混凝土的強度有些下降，但混凝土的抗氯離子滲透性得到了較大的改善。
從表3中可看出，當水膠比為0.5時，不摻引氣劑的混凝土C1當凍融循環(huán)達到150次就破壞，但摻入引氣劑的混凝土C2，凍融循環(huán)可以達到200次以上；當水膠比為0.4時，不摻引氣劑的混凝土B1雖然凍融循環(huán)達到了200次，但其動彈模量損失明顯大于摻了引氣劑的混凝土B2，可以看出，摻入引氣劑的混凝土B2的抗凍性能要大大好于不摻引氣劑的混凝土B1；當水膠比為0.3時，雖然摻與不摻引氣劑的混凝土的凍融循環(huán)次數(shù)都達到了200次，但摻入引氣劑的混凝土A2的動彈模量損失要小于不摻引氣劑的混凝土A1，和水膠比為0.4的規(guī)律是一致。所以摻入引氣劑后，混凝土的抗凍性能大幅度提高。
4. 3 引氣劑改善混凝土抗氯離子滲透性和抗凍性的機理分析
混凝土滲透性和混凝土的密實性和孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)?；炷恋乃z比越大，混凝土的密實性相對較小，水膠比越大包圍水泥顆粒的防水層越厚，許多拌和水在水泥石中形成相互通連成無規(guī)則的毛細孔通道，增加混凝土的透水性。在混凝土加入適量的引氣劑后，混凝土中孔隙結(jié)構(gòu)的改變，引氣劑產(chǎn)生的細小均勻獨立而不相通的氣泡，有效地隔斷了混凝土中的毛細孔通道，防止水分滲透，提高了混凝土抗?jié)B透性能。有相關(guān)研究表明，混凝土中引入4%的含氣量，可使混凝土的抗?jié)B性提高約15%以上，原因是引氣劑改變了混凝土的孔結(jié)構(gòu)體系，封閉了許多毛細孔通道，同時作為有機分子類的引氣劑溶解后在水泥顆粒表面上形成憎水膜，從而降低了毛細管的抽吸作用。混凝土抗?jié)B透性能的提高，使混凝土在各種環(huán)境中應用，特別是在侵蝕性的環(huán)境中應用的抗侵蝕能力大大提高，使用壽命延長。工程實踐證明，以引氣劑及減水劑配制的混凝土無需再采用其它防水措施，即可達到防水抗?jié)B及提高抗侵蝕目的，經(jīng)濟效益十分可觀。
目前，引氣劑作為提高混凝土抗凍性的最主要技術(shù)措施已經(jīng)被廣泛應用于混凝土工程中。當引氣劑摻入混凝土中后，引氣引入的微小氣泡可作為體積膨脹的緩沖空間，可以緩解和降低因為混凝土凍結(jié)時產(chǎn)生的壓力，從而提高混凝土的抗凍性能。
5 結(jié) 論
通過室內(nèi)試驗的對比分析可初步得到如下結(jié)論：
(1)適量的摻入引氣劑后，可以改善混凝土的和易性；
(2)適量的摻加引氣劑，能使混凝土抗?jié)B透性能大大提高，抵抗環(huán)境侵蝕的能力增加，同時提高混凝土的抗凍性能，可以提高混凝土的耐久性，增加使用壽命；
(3)摻加引氣劑后，會使混凝土的抗壓強度有所下降，可以與減水劑復合使用，降低水膠比，相應地補償抗壓強度損失。
總體來說，在混凝土中摻加適量的引氣劑，可以提高混凝土的使用壽命，值得在工程中推廣應用。
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