引气剂发展和在混凝土中作用

引气剂的发展和在混凝土中的作用
中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：
前言
引气剂：使混凝土拌合物在拌和过程中引入空气而形成大量微小、封闭而稳定气泡的外加剂。

一、引气剂的发展
引气剂的使用是混凝土发展史上的一个重要发现，因为它延长了混凝土的使用寿命，增加了耐久性。

引气剂的使用要追溯到20世纪30年代，当时为了开发北美而修建了许多混凝土公路。

北美气候寒冷路面上要撒防冰盐，导致了路面产生裂缝而破环。

当时发现使用普通波特兰水泥和天然水泥的路面的耐久性明显提高，分析结果表明是由于这些水泥的助磨剂中含有松香脂、硬脂酸等引气成分的物质，使混凝土中引入了空气泡，从而改善了混凝土的性能。

这样从1938年开始引气剂在美国的公路上推广应用，1942年美国首先制定了引气混凝土的施工规范，美国材料试验学会（astm）也制定了标准。

1948年以后，引气剂和引气减水剂在美国公路、堤坝、港口、桥梁等工程中广泛应用。

我国引气剂的开发是从1950年喀什的首先研制了松香热聚物类引气剂，随后松香皂、op乳化剂、烷基苯磺酸盐类引气剂相继出现。

以后一些复合多功能产品也研制出来了，但它们对混凝土和易性的改善与耐久性的提高效果，以及气泡分布特性却又不同。

近些年来日本在引气剂的研究方面占有领先地位，他们称引气剂为ae剂，在用上几乎所有的外加剂中均含有
ae剂的成分。

二、引气剂在混凝土中有什么作用：
引气剂可在混凝土搅拌过程中引入大量分布均匀、稳定而封闭的微小气泡。

混凝土中掺入引气剂后，可显著改善浆体的和易性，提高硬化混凝土的抗渗性与抗冻性。

虽然掺引气剂混凝土产量很小，但对混凝土的行业影响却很大，主要作用有：
1.改善混凝土和易性
掺入引气剂后，在混凝土内形成大量微小的封闭气泡，这些微气泡如同滚珠一样，减少骨料颗粒之间的摩擦阻力、使混凝土拌合物的流动性增加，特别是在人工砂或天然砂颗粒较粗、级配较差以及水泥混凝土中使用效果更好。

同时由于水分均匀分布在大量气泡的表面，使能自由移动的水量减少，因而减少混凝土的泌水量。

2.提高混凝土的抗渗、抗冻及耐久性
抗冻性
众所周知，掺引气剂的主要作用是提高混凝土的抗冻耐久性。

目前，引气剂作为提高混凝土抗冻性的最主要技术措施已经被广泛应用于工程实践中，其效果也得到认可。

一般非引气混凝土的含气量都小于1.8%，且这部分气泡多为截留大气泡，对混凝土性能有很不利的影响。

然而，引气剂产生的气泡多为均匀的微小气泡，它们对混凝土性能有许多有利的作用，与截留大气泡相比有很大的不同。

普通混凝土引进的最佳含气量为3%-6%，砂浆为9-10%。

在以上
的控制范围内，随着含气量的增加，混凝土的抗冻性能逐渐提高，最大可提高几十倍。

由于引气剂在混凝土中能引入很多均匀分布的微小气泡，对混凝土中的各类材料具有抑制沉降泌水与防治混凝土材料不均匀配置的作用，从而防止了空白混凝土中大气泡对混凝土抗冻性不利局面的发生。

试验表明引入2.2%的含气量，使混凝土的总含气量达到4%时，混凝土的耐久性指数可达到120%，而原来仅含1.8%含气量的混凝土耐久性指数仅为15%。

然而，并非含气量越大越好，含气量超过一定限制后，混凝土抗冻性能反而会降低，如引气量增加1%，混凝土强度下降3%-5%。

抗渗性
文献(1)研究表明，混凝土中引入4%的含气量，可使砼的抗渗性提高约15%以上，原因是引气剂改变了砼的孔结构体系，封闭了许多毛细孔通道，同时在水泥颗粒表面上形成憎水膜，从而降低了毛细管的抽吸作用。

许多引入分泌是小孔不能被水全部填充，多余下来用以缓解物理膨胀。

从而改善抗渗性。

水灰比是影响渗透性能的主要因素。

水灰比越大包围水泥颗粒的防水层越厚，许多拌和水在水泥石中形成相互通连而无规则的毛细孔通道，增加混凝土的透水性，掺加引气剂及高效减水剂的混凝土水灰比都在0.5以下，甚至可达0.3以下，混凝土中孔隙率的改变，加之引气剂产生的细小均匀独立而不想通的气泡，有效地隔断了混凝土中的毛细孔通道，防止水分渗透。

我们采用多种方法测试表明，
掺用引气剂的混凝土抗渗标号可达s12以上。

工程实践证明，以引气剂及减水剂配制的混凝土无需再采用其他防水措施，即可达到防水抗渗目的，经济效益十分可观。

引气剂使混凝土抗渗性和抗冻性得到提高，耐久性也随之提高。

3.降低混凝土强度、变形能力增大
由于大量气泡的存在，减少了混凝土的有效受力面积，使混凝土强度降低。

一般含气量每增加1%，强度下降4-6%，抗折强度降低2%-3%。

为了防止混凝土强度下降过多，施工时应严格控制引气剂的含量和引入引气减水剂来弥补。

掺引气剂混凝土含气量的限制，可由集料的最大粒径来控制（见下表）。

粗骨料最大粒径越大，响应的适宜含气量越小。

对于有一定减水作用的引气剂，由于降低了水灰比，使混凝土强度得到一定补偿。

因此，使用引气剂时，要严格控制其掺量,以达到最佳效果。

另外，由于大量气泡的存在，使混凝土的弹性变形增大，弹性模量有所降低，这对提高混凝土的抗裂性有利。

掺引气剂的混凝土干缩变形也略有增加。

4.增加混凝土体积
由于引气剂引入大量气泡，使混凝土体积增加，密度降低，故能节省材料，增加施工面积。

试验表明，引气剂或引气减水剂用于混凝土或水泥砂浆中对砂浆或混凝土流动性不利影响较小，特别是用于素混凝土中，效果更佳。

因此，引气剂或引气减水剂的应用效果应用水泥砂浆或直接用混凝土来检测结果比较理想。

综上所述，引气剂的应用范围比较广泛而且技术并不复杂，主要是选用较好的产品，严格控制掺量，全面考虑各种因素对含气量的影响，定能取得最佳的经济效益。

参考文献
[1]杨全兵，对混凝土外加剂的新认识，低温建筑技术1998（3）
[2]杨钱荣黄士元引气混凝土的特性研究，混凝土 2008（5）
[3]卢璋，吴佩刚混凝土外加剂概论北京清华大学出版社。