高性能混凝土
高性能混凝土
高性能混凝土在现代建筑领域，高性能混凝土的出现和应用无疑是一项重大的突破和创新。
它以其出色的性能和广泛的适用性，正在逐渐改变着建筑行业的面貌。
高性能混凝土，顾名思义，是一种具有优异性能的混凝土。
与传统混凝土相比，它在强度、耐久性、工作性等方面都有显著的提升。
先来说说高性能混凝土的高强度特性。
在一些重大工程中，如高层建筑、大跨度桥梁等，对混凝土的强度要求极高。
高性能混凝土通过优化原材料的配比和采用先进的生产工艺，能够达到很高的抗压强度。
这使得建筑物能够承受更大的荷载，提高了结构的安全性和稳定性。
高强度的高性能混凝土还可以减小构件的截面尺寸，增加建筑的使用空间，降低工程造价。
耐久性是高性能混凝土的另一个重要优势。
在恶劣的环境条件下，如海洋环境、化学腐蚀环境等，传统混凝土往往容易出现裂缝、剥落等问题，从而影响结构的使用寿命。
而高性能混凝土具有良好的抗渗性、抗冻性和抗化学侵蚀性，能够有效地抵抗外界因素的侵蚀，延长建筑物的使用寿命。
例如，在一些沿海地区的建筑中，使用高性能混凝土可以减少海水对建筑物的损害，降低维修成本。
工作性也是高性能混凝土的一大特点。
它具有良好的流动性、填充性和可泵性，能够在施工过程中更加顺利地浇筑和成型。
这不仅提高了施工效率，还保证了混凝土结构的质量。
在复杂的建筑结构中，高性能混凝土能够更好地填充模具，减少空洞和蜂窝等缺陷的产生。
高性能混凝土的优异性能离不开其优质的原材料和科学的配合比设计。
水泥是混凝土的重要组成部分，高性能混凝土通常选用高强度、低水化热的水泥品种。
骨料的选择也十分关键，优质的骨料具有良好的级配和坚固性，能够提高混凝土的强度和耐久性。
此外，还会添加一些外加剂，如高效减水剂、缓凝剂等，以改善混凝土的性能。
高性能混凝土的生产过程需要严格的质量控制。
从原材料的采购、检验到搅拌、运输和浇筑，每一个环节都要遵循严格的标准和规范。
搅拌设备的先进与否也会影响高性能混凝土的质量，先进的搅拌设备能够使各种原材料充分混合，保证混凝土的均匀性。
高性能混凝土有哪些
高性能混凝土有哪些导言：在建筑和基础设施的领域中，混凝土是一种常见的建筑材料。
近年来，随着建筑技术和材料科学的不断发展，一种被称为高性能混凝土（High Performance Concrete，简称HPC）的新型混凝土材料逐渐引起了人们的关注。
高性能混凝土具有较高的强度、耐久性和耐候性，可以承受更大的荷载并延长结构的寿命。
本文将介绍高性能混凝土的定义、特点以及在建筑工程中的应用。
一、高性能混凝土的定义高性能混凝土是一种经过特殊设计和控制的混凝土，具有比传统混凝土更好的性能和性能指标。
它采用了特殊的配合设计和优质的原材料，如高强度水泥、细度模数适中的矿物掺合料、特殊的化学外加剂等，以提高混凝土的性能。
高性能混凝土通常具有较高的抗压强度、抗拉强度、耐久性和耐候性。
二、高性能混凝土的特点1. 高强度：高性能混凝土具有较高的抗压强度和抗拉强度，通常比传统混凝土的强度更高。
这使得高性能混凝土能够承受更大的荷载和提供更好的结构支撑能力。
2. 优异的耐久性：高性能混凝土具有良好的耐久性，能够抵御化学侵蚀、氯盐侵蚀和冻融循环等外界环境的侵害。
这使得高性能混凝土在海洋环境、工业环境和寒冷地区等特殊条件下应用广泛。
3. 减少裂缝和变形：高性能混凝土的收缩性和蠕变性能得到了有效的控制，因此可以减少混凝土的裂缝和变形。
这有助于提高结构的稳定性和耐久性。
4. 提高施工效率：高性能混凝土具有较高的自流性和可泵性，因此易于施工和灌注。
这减少了施工时间和劳动力成本，提高了工作效率。
三、高性能混凝土的应用领域1. 桥梁工程：高性能混凝土在桥梁的建造中得到了广泛应用。
由于其较高的抗压强度和抗拉强度，高性能混凝土能够承受桥梁所受到的荷载，提高桥梁的结构安全性和寿命。
2. 高层建筑：高性能混凝土的高强度和耐久性使其成为高层建筑中的理想材料。
通过使用高性能混凝土，可以减少柱子和梁的尺寸，提高整个建筑的抗震性能。
3. 水利工程：高性能混凝土在水利工程中的应用也非常普遍。
《高性能混凝土简介》课件
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REPORTING
运输工艺
总结词
运输工艺是连接搅拌工艺和浇注工艺的重要环节，需要保证混凝土在运输过程中 的质量稳定。
详细描述
在运输工艺中，需要选择合适的运输工具，控制运输时间和温度，避免混凝土出 现离析、泌水和硬化等质量问题。同时，还需要根据实际情况调整运输路线和运 输方式，以提高运输效率。
浇注与养护工艺
总结词
浇注与养护工艺是高性能混凝土生产中的最后环节，对混凝土的性能和使用寿命具有重 要影响。
外加剂的选择和使用应充分考虑其对混凝土其他组分的影响，以及对外界环境的影 响。
PART 03
高性能混凝土的生产工艺
REPORTING
搅拌工艺
总结词
搅拌工艺是高性能混凝土生产中的重要环节，直接影响混凝土的质量和性能。
详细描述
在搅拌工艺中，需要选择合适的搅拌设备，控制搅拌时间和投料顺序，确保混 凝土充分混合均匀，无离析现象。同时，还需要根据不同的混凝土配方和性能 要求，调整搅拌工艺参数，以满足生产需求。
案例二：某高层建筑项目
总结词
高层建筑的结构安全性和抗震性能得 到优化
详细描述
在高层建筑项目中，高性能混凝土的 应用提高了结构的强度和刚度，增强 了建筑物的抗震性能。通过合理的结 构设计，有效降低了风荷载和地震对 高层建筑的影响。
案例三：某大坝工程
总结词
大坝工程的抗冲刷和耐磨性能得到显著提高
详细描述
产生不利影响。
掺合料
掺合料是为了改善混凝土的性能 而加入的矿物材料。
高性能混凝土
高性能混凝土高性能混凝土是一种具有优异性能的建筑材料，是通过优化混凝土配合比、精选优质原材料和采取先进的施工技术而制成的。
与普通混凝土相比，高性能混凝土具有更高的耐久性、更强的抗压、抗渗、抗冻、抗裂能力以及更好的耐高温、耐化学腐蚀等特点。
高性能混凝土在工程建设中应用广泛，可以用于各种类型的建筑物和工程，例如高层建筑、大型桥梁、隧道、水坝、电力工程、交通设施等等。
它的强度和耐久性能不仅可以保证建筑物的安全性和长期稳定性，同时也能大大降低维修和改造的成本。
高性能混凝土的主要特点包括以下几个方面：1.高强度高性能混凝土采用优质的原材料和科学的配合比，可以使生产的混凝土具有更高的强度和更好的耐久性。
它的抗压强度通常在70Mpa以上，甚至可以达到140Mpa。
2.高耐久高性能混凝土的密实性和紧密性很高，可有效防止水、氧和其他化学物质进入混凝土内部，减少混凝土的侵蚀和疲劳破坏，从而使建筑物的使用寿命更长。
3.抗裂性能好高性能混凝土的弹性模量和强度均匀性都比较好，不容易出现裂缝现象，即使出现裂缝也比较细小，不会对建筑物的整体结构造成影响。
4.抗渗性好高性能混凝土的孔隙率很小，对水的渗透性能非常好，因此可以大大减少渗漏问题的发生，从而提高建筑物的整体质量和安全性。
5.耐高温高性能混凝土是一种高温灼烧的耐火材料，其抗高温性能可以达到2000℃以上，因此它非常适合用于高温和火灾安全要求较高的建筑物和工程。
6.环保性好高性能混凝土生产过程中采用的原材料和工艺都比较环保，不会对环境造成污染，同时其寿命较长，可以减少对环境的破坏。
高性能混凝土在应用时需要注意以下几点：1.制备过程需要严格控制，以确保混凝土质量优良。
2.需要在混凝土配合比的选择上进行优化设计，以满足不同工程的需求要求。
3.在施工中需要选择适当的施工工艺和设备，正确掌握施工要点，以保证高性能混凝土的质量。
4.在使用高性能混凝土建造建筑物时要重视保养、维护及检测等工作，以保持其优异性能。
高性能混凝土
高性能混凝土在现代建筑领域中，高性能混凝土扮演着至关重要的角色。
它的出现，不仅改变了建筑的形态和质量，更推动了建筑行业向更高水平发展。
高性能混凝土，顾名思义，是一种具有出色性能的混凝土材料。
与传统混凝土相比，它在多个方面展现出了显著的优势。
首先，高性能混凝土具有更高的强度。
这意味着它能够承受更大的荷载，为建筑结构提供更可靠的支撑。
在高层建筑、大型桥梁等重大工程中，高强度的高性能混凝土能够有效减小构件的尺寸和重量，从而增加建筑的使用空间，降低工程造价。
例如，在建造摩天大楼时，使用高性能混凝土可以使柱子和梁的尺寸减小，同时保证结构的安全性。
其次，高性能混凝土具有更好的耐久性。
耐久性是指混凝土在长期使用过程中抵抗各种破坏因素的能力。
由于高性能混凝土的孔隙率低，其抗渗性、抗冻性和抗化学侵蚀性都得到了显著提高。
这使得建筑物在恶劣的环境条件下，如沿海地区的高盐环境、北方的严寒冬季等，能够保持更长时间的良好状态，减少维修和重建的成本。
再者，高性能混凝土的工作性能也十分出色。
它具有良好的流动性、填充性和可泵性，能够在施工过程中更轻松地浇筑和成型，减少施工中的困难和缺陷。
比如，在复杂的结构中，高性能混凝土能够顺利地填充到每一个角落，确保结构的整体性和稳定性。
高性能混凝土的这些优异性能，离不开其独特的原材料和配合比设计。
在原材料方面，水泥的选择至关重要。
通常会选用高品质的硅酸盐水泥或特种水泥，以保证混凝土的强度和耐久性。
同时，还会使用优质的骨料，如粒径均匀、级配良好的碎石和砂。
这些骨料不仅能够提高混凝土的强度，还能改善其工作性能。
在配合比设计上，高性能混凝土往往采用较低的水胶比。
水胶比是指混凝土中水与胶凝材料（水泥、粉煤灰等）的质量比。
较低的水胶比可以减少混凝土中的孔隙，从而提高其强度和耐久性。
此外，还会加入适量的外加剂，如高效减水剂、缓凝剂、引气剂等。
高效减水剂能够在保持混凝土工作性能的前提下，降低用水量，提高混凝土的强度；缓凝剂可以延长混凝土的凝结时间，便于施工操作；引气剂则可以引入微小的气泡，改善混凝土的抗冻性。
高性能混凝土
高性能混凝土高性能混凝土是采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。
它主要有下面几种性能：1、自密实性：高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，从而具有较优异的填充性。
因此，配好恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。
2、体积稳定性：表现为具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。
即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。
3、强度：高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。
目前，28d平均强度介于100~120MPa的高性能混凝土，已在工程中应用。
高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展加快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。
4、水化热：由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。
5、收缩和徐变:高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。
但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。
6、耐久性:高性能混凝土由于具有较高的密实性和抗渗性，因此，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。
7、耐火性:因为在高性能和高强度混凝土中掺入有机纤维，在高温下混凝土中的纤维能熔解、挥发，形成许多连通的孔隙，使高温作用产生的蒸汽压力得以释放，从而改善高性能混凝土的耐高温性能。
混凝土在施工要求中，搅拌时需要先检查计量器具，对原材料严格按照施工配合比准确称量，而确保计量的准确性；浇筑时，混凝土在入模前，工程需要采用专用仪器测定其温度、坍落度、含气量、泌水率等工作性能，符合要求方可浇筑，混凝土入模温度要控制在5℃-30℃，坍落度损失要控制到5-10mm；养护也是很重要的一个环节，高性能混凝土必须要加强保温养护，裸面的混凝土需要覆盖塑料薄膜，防止过早脱模、早期温度防蒸发，洒水需要有14-21d，温度控制，制定夏季和冬季施工方案。
高性能混凝土
高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)是20世纪80年代末90年代初，一些发达国家基于混凝土结构耐久性设计提出的一种全新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命。
区别于传统混凝土，高性能混凝土由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程中显示出其独特的优越性，在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益，因此被各国学者所接受。
③. 细掺合料配制高性能混凝土时,掺入活性细掺合料可以使水泥浆的流动性大为改善,空隙得到充分填充,使硬化后的水泥石强度有所提高。
更重要的是,加入活性细掺合料改善了混凝土中水泥石与骨料的界面结构,使混凝土的强度、抗渗性与耐久性均得到提高。
活性细掺合料是高性能混凝土必用的组成材料。
在高性能混凝土中常用的活性细掺合料有硅粉(SF)、磨细矿渣粉(BFS)、粉煤灰(FA)、天然沸石粉(NZ)等。
粉煤灰是火电厂燃煤锅炉排出的烟道灰,它能有效提高混凝土的抗渗性,显著改善混凝土拌合物的工作性,大掺量粉煤灰混凝土还对环境保护和节约资源有重要意义。
配制高性能混凝土的粉煤灰宜用含碳量低、细度低、需水量低的优质粉煤灰。
矿渣是高炉炼铁排出的熔融矿渣在高温状态下迅速水淬冷却而成的,用于高性能混凝土的磨细矿渣细度大于水泥,能提高混凝土的工作性和耐久性。
硅粉是电炉法生产硅铁合金所排放的烟道灰,SiO2含量大于90﹪,平均粒径约011μm,比表面积>20000㎡/kg,借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用,可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去,并且具有很高的活性,在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著,是国际上制备超高强混凝土最通用的超细活性掺合料1.高性能混凝土的性能与普通混凝土相比，高性能混凝土具有如下独特的性能：(1). 耐久性高效减水剂和矿物质超细粉的配合使用，能够有效的减少用水量，减少混凝土内部的空隙，能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。
高性能混凝土
•水灰比＜0.40
•粗骨料体积含量0.4m3左 右,Dmax ≤25㎜ •砂率36～40%
•胶凝材料用量500～600kg
•新型高效减水剂0.8%～1.4%
• 强制式搅拌机 • 高频振动 • 泵送施工, • 坍落度损失控制 • 混凝土养护剂养护
HPC
•密实的水泥石及合理 的孔结构
•界面过渡区的改善 (解决Ca(OH)2在过渡 区富集与定向排列) 体积稳定性,高强,高 耐久性
第三节 高性能水泥混凝土混合料的特性
三、高性能水泥混凝土混合料的和易性与评价 1、高性能水泥混凝土混合料的和易性
高性能水泥混凝土与普通混凝土相比，即使坍落度相同，但前者粘性大，流动速度慢，所需的时间长， 施工作业时填充模型的速度慢。
不能用坍落度全面评价高性能混凝土混合料的和易性。 目前国内外正在探索有效的检测方法。 2、高性能水泥混凝土混合料和易性的评价方法 1）Orimet试验法 2）L型流动仪
第二节 高性能混凝土的组成材料
三、高效减水剂 为获得高性能混凝土，除了在混凝土中掺入硅粉、粉煤灰、磨细矿渣等掺和料外，必须要掺入高
效减水剂。
减水剂：是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌 合用水量的外加剂。
高效减水剂主要特点： ①高的减水性，减水效果可达20%~30%； ②适当的引气性与控制坍落度； 使混凝土具有高的和易性和耐久性。。
高性能混凝土
高性能混凝土的技术途径 高性能混凝土的概念 技术途径
高性能混凝土的组成材料 水泥 矿物掺和料 高效减水剂 集料
高性能水泥混凝土混合料的特性 新型混凝土
主要内容
第一节 高性能混凝土的技术途径
一、高性能混凝土(High Performance Concrete，简写为HPC) 普通混凝土发展方向： 绿色、高性能混凝土
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选用非活性或低活性集料
限制混凝土中碱含量
选用低C3A水泥 掺加粉煤灰、矿粉
提高强度 引气
掺加引气剂，保证含气量
补充措施 减少粉煤灰掺量 适当加大水泥用量
适当引气
配筋构件还须补充防 Cl-离子钢筋锈蚀措施
掺加粉煤灰、矿粉
适当提高强度 引气
掺加粉煤灰、矿粉
使用高性能混凝土意义
• 设计和配制耐久防裂混凝土的一般通用途径
高性能混凝土含义
Байду номын сангаас
综上所述
◇ 高性能混凝土（High Performance
Concrete，缩写为HPC）是最近十多年才出现 的新型高技术混凝土。它以混凝土耐久性作 为设计的主要指标，保证混凝土有良好的工 作性、适用性、力学强度、体积稳定性和经 济性，采用现代混凝土技术制作的混凝土.
二、使用高性能混凝土意义
拌和水量。为此，选择合适的坍落度（纠正现在不管 场合追求20~22cm高坍落度）
• （4）掺加粉煤灰、矿粉或两者复掺 • （5）掺加优质引起剂
使用高性能混凝土意义
混凝土结构耐久性不足的严重性
●影响工程正常使用，缩短工程使用寿 命,经济损失巨大;
●背离可持续发展的道路。资源枯 竭、国土破坏、环境污染、废弃混凝土 难以处置。
• 耐久混凝土应该是抗裂性好的混凝土，耐久混凝土 应该考虑防止裂缝措施。而耐久和防裂措施许多是一 致的。
• （1）选用水泥 • 低早强（防裂要求R24h<10~12Mpa）、低水化热、
低C3A含量、低含碱量
• （2）坚固耐久的集料，用锤式破碎机破碎的碎石（级
配和粒形较好），冲洗干净。
• （3）尽可能减少胶凝材料总量，为此尽可能降低单方
水的渗透 渗水影响结构物的使用功能 冻融交替 引起从混凝土表面剥落开始的破 坏 盐的结晶 结晶压导致开裂 盐冻 盐和冻融的综合作用，产生裂纹和剥 落后加速 Cl-离子的渗透
使用高性能混凝土意义
• • • • • 化学作用 • •
硫酸盐侵蚀 膨胀、开裂、强度下降
化学介质侵蚀 置换反应 酸性介质破坏
软水、溶蚀
使用高性能混凝土意义
●美国联邦公路局资料：登记在册（政府管理）桥梁 1992年 57.2万座，有缺陷21％； 1999年 58.6万座， 有缺陷15％。拆除老桥费用持续增加。
● 1998年美国土木工程学会报告： 美国现有29%以 上的桥梁和1/3以上的道路老化，有2100个水坝不安全， 估计需有1.3万亿美元改善其安全状态。
●环境对混凝土破坏 ●混凝土结构耐久性不足的严重性 ●可持续发展的迫切需求
使用高性能混凝土意义
• 环境对混凝土破坏
• 破坏原因的分类：
• • • • • 物理作用 • • • • • •
炎热干燥气候 收缩引起开裂 水泥水化不充分，混凝土强度降低
干湿循环 各种破坏因素的促进作用 孔溶液中某些化合物结晶产生的结晶压
一、高性能混凝土含义
高性能混凝土含义
高性能混凝土含义
是以耐久性和可持续发展作为基本要求，并适合 工业化生产和施工的混凝土
与传统的混凝土相比，高性能混凝土在配比上的 特点是低用水量，较低的水泥用量，并以矿物掺合 料和化学外加剂作为水泥、砂、石和水之外的必须 组分。
中国土木工程学会高强与高性能委员会 《高性能混凝土 — 定义、现状与发展方向》
主要内容
一、高性能混凝土含义 二、使用高性能混凝土意义 三、高性能混凝土与普通混凝土差别 四、铁路高性能混凝土结构耐久性设计要求 五、铁路高性能混凝土原材料质量要求 六、铁路高性能混凝土配合比设计要求 七、铁路高性能混凝土施工要求 八、铁路高性能混凝土试验检测工作 九、高性能混凝土的成本分析 十、高性能混凝土在铁路工程中的应用
●又据资料报道：到20世纪末美国共有桥梁约100万座， 超过1/4有缺陷
使用高性能混凝土意义
研究认为，对于桥梁等生命线工程，因修复、更换 造成交通延误等间接损失更大，间接经济损失是直接用 于桥梁修复费用的10倍。
●美国每年用于基础设施修复的费用约为这些基础 设施总资产的10%。
●在加拿大，为修复其劣化损坏的全部基础设施工 程估计需耗费5000亿美元
碱——集料反应
混凝土本身的原因 胶凝材料中CaO和MgO的水化
生成
水化物中过量的钙矾石
膨胀性水化物
• • 钢筋锈蚀 •
大气中CO2引起的 海水、除冰盐和混凝土内部由海砂、外加剂带入
的Cl-离子引起的
• 注：钢筋锈蚀本身是电化学作用，但从混凝土保护层的护筋性讨论主要是物理作
用，碳化也有化学作用。
使用高性能混凝土意义
高性能混凝土含义
NIST与ACI于1990年5月提出 ◇高性能混凝土是具有某些性能要求的匀质混凝土
◇采用优质材料配制的 ◇必须采用严格的施工工艺 ◇不离析，便于浇捣 ◇早期强度高，力学性能稳定 ◇ 具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土
高性能混凝土含义
1990年美国Mehta PK认为
◇高强度 ◇高耐久性（抵抗化学腐蚀） ◇高体积稳定性（高弹性模量、低干缩率、低徐变和低温度应变） ◇高抗渗性 ◇高工作性
高性能混凝土含义
1992年法国Malier YA认为
◇良好的工作性 ◇高的强度和高早期强度 ◇工程经济性 ◇高耐久性
高性能混凝土含义
1992年日本的小泽一雅和冈村甫认为
◇高工作性（高的流动性、黏聚性与可浇筑性） ◇低温升 ◇低干缩率 ◇高抗渗性 ◇足够的强度
高性能混凝土含义
综上所述
高性能混凝土不是混凝土的一个品种 高性能混凝土是个学术性名词 据现在的理解，高性能混凝土必须具备的性能： （1）针对具体环境下的高耐久性 （2）不易开裂性（特别是早期抗裂性） （3）适当的较高强度 （4）良好的工作性 因为（3）（4）两个要求，目前混凝土技术都能 达到。因此所谓高性能主要是耐久性和抗裂性。
破坏因素 碳化
钢筋锈蚀
Cl-离子
冻融交替 盐冻
碱——集料反应
硫酸盐侵蚀 渗水
盐结晶
单项破坏因素的防止措施
主要措施 提高砼强度（C40~50以上可不考虑）
保证保护层厚度 加大保护层厚度 降低Cl-离子渗透系数（掺加粉煤灰、 矿粉适当提高混凝土强度）
掺合优质引气剂，保证混凝土的含气量
掺合优质引气剂 含气量高于普通冻融交替