含气量对混凝土的影响

2018年6月8日21:07:36 3 4,895

中铁五局四公司    朱永清

 

1 引言

近年来,混凝土中引气技术的应用的越来越广泛,混凝土含气量已成为混凝土拌合物性能的常规检测指标,引气也成为改善混凝土拌合物工作性的常规技术手段。然而,对于如何控制混凝土含气量,业内还存在着不少的争议,今借助于这篇博文与各位专业人士共同探讨一下含气量对于混凝土的影响。

2 含气量对混凝土工作性的帮助及作用机理

许多人一定有类似的经历,当混凝土中引气了之后会感觉浆体饱满,和易性明显改善,这是为什么呢?抛开复杂的作用机理,现在我们只做一个算术题:如果在混凝土中引入3%的气,那么一方混凝土中就会有30L空气,而这些空气不会存在于骨料中,一定在胶凝材料浆体中。而每方混凝土胶凝材料浆体的体积约是300L,引入3%的气,浆体就增加10%,变成了330L,浆体增加了,自然会感觉浆体饱满。

混凝土中引入空气增加了浆体的体积,这是含气量对混凝土工作性改善的最直接原因。

另外,当混凝土中引入气泡后,这些气泡会产生“滚珠效应”,降低混凝土的粘度,这对于粘度较高的混凝土工作性改善有极大的帮助,使其易于泵送、捣固密实、成型,使混凝土的整体工作性变好,提高施工效率。

3 混凝土中的有害气泡

混凝土中的有害气泡可分为两类:

一类是减水剂之类的表面活性剂,会像肥皂一样在混凝土中引入气泡,这种气泡可能是厘米、毫米这样级别的,这由减水剂对液相的表面张力决定,这种气泡大,所以浮力也大,更容易上浮,上浮后还会破裂,这会造成混凝土拌合物的不稳定,因此即使不在混凝土中引气,也要消除这种气泡,这就需要在加入减水剂时加入另外的表面活性剂,即消泡剂。

另一类是混凝土灌进模板围成空腔后,被封堵排不出的空气,这种气泡可能是分米、厘米这一级的气泡,是一定要排除的。而这种气泡如果不用机械做功,做功不足或者不恰当,则空腔未被混凝土填满,空气会留在混凝土中,这样的混凝土要么有空洞,要么是疏松的,这样的混凝土结构会因为极大的应力集中效应而降低承受荷载能力,达不到设计要求。

4 混凝土中需要什么样的气泡

混凝土中如果需要引气,一定是小于毫米、甚至微米级别的气泡。这种气泡稳定、分布均匀、不上浮,才会给混凝土带来好处,比如改善流动性、防泌水性、抗冻性等。引入这种气泡需要一种专门的表面活性剂,即引气剂。

5含气量对混凝土强度的影响

在上文讲出了,大气泡存在于混凝土中会使结构产生极大的应力集中效应而降低承载力,所以要想办法排除混凝土中的大气泡。而实际上大气泡的存在降低混凝土强度的原因不是大气泡降低了水泥凝胶体的强度,而是其存在使混凝土承受荷载时产生了应力集中,使混凝土产生局部破坏,从而导致宏观上混凝土的强度降低,并不是水泥凝胶体的强度降低。

应力集中是客观存在的,不管是大气泡、小气泡都会产生应力集中,只是小气泡产生的应力集中远远小于大气泡,我们用一个例子来说明大小气泡所产生应力集中的差别:用铁丝做成一个直径为10cm的圆环,手指的力量就可使其变形,而用同样的铁丝做一个直径为1cm的圆环,则需要多出很多倍的力量才能使其变形。所以混凝土适当数量的小气泡对混凝土的影响是非常小的,通常含气量在2%-7%范围内强度的变化不会超过5MPa。

因此我们要保证混凝土强度不受混凝土含气量的影响,需要通过消泡剂和外力做功的方法来排除混凝土中的大气泡,通过控制混凝土含气量的范围来控制小气泡的数量,以此来保证混凝土强度。

6 如何控制混凝土含气量范围

上文已提到混凝土中引入气以后会使混凝土的粘度降低,而粘度较低的混凝土在振捣密实的过程中需要做的功也较少。如果在混凝土中引入了过量的气,就会使粘度过低,振捣时做功尺度难以把握,使混凝土容易出现分层、浮浆等问题。所以混凝土的含气量必须加以限制,通常情况下需要外力做功密实的混凝土含气量不宜超过7%,但要视材料品质和具体工艺来定,如果需要较高的含气量,可适当降低混凝土的稠度来降低出现过振的风险。

对于自密实混凝土,由于不需要外力做功密实,所以含气量可适当提高,但气泡必须是稳定存在的。

7 混凝土含气量控制应注意的方面

材料的品质不同,对于混凝土工作性有很大的影响,含气量的范围应根据材料品质具体的试验来确定。例如,含泥量较重的骨料可能对引气剂具有较强的吸附性,这时如果想要达到我们所需要的含气量,需要加入更多的引气剂,这时如果材料的含泥量不稳定,就会使混凝土的含气量大范围的波动,对混凝土的品质会造成严重影响。品质较差的粉煤灰也会存在类似情况。遇到这种情况使对引气剂的使用要慎重。

相对于减水剂,引气剂这种表面活性剂对于温度更加敏感,气温较低时引气剂的用量可能数倍于气温较高时。因此,不同气候条件下在混凝土中引气需要严谨的试验数据来支撑。

8结语

综上所述,混凝土含气量是人为引入混凝土中的小于毫米、甚至微米级别的气泡,引入适当数量的这种气泡,能够很好地改善混凝土的工作性,还有利于提高混凝土的抗冻性,同时需要用外力手段来排除混凝土中的有害气泡。

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朱永清
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目前评论:3   其中:访客  3   博主  0

    • chenmich chenmich

      excellent 棒极了

      • 朱永清 朱永清

        谢谢

        • chenmich chenmich

          这篇文章好在为我们澄清了混凝土各种各样的气泡的来源、危害程度以及处理方法,解决了长期困扰混凝土工程技术人员的问题。在此基础上,广大试验人员应该能充分地理解在混凝土中使用适当的引气剂引入适当数量的微小气泡的作用,在实践中可以充分应用这一知识,调整混凝土的性能。