引气剂及其对混凝土砂浆的影响

引气剂及其对混凝土砂浆的影响

引气剂是指能使混凝土在拌和过程中引入大量微小、封闭而稳定的气泡的外加剂。二十世纪30年代，美国的汽车交通发展迅速，而混凝土路面破坏严重，尤其是在北方地区的冬季期间，为防止混凝土路面结冰而喷撒除冰盐(如氯化钙、氯化钠)的路面破坏更加严重。通过试验研究发现，用掺入树脂和油类等助剂作为助磨剂的水泥所配制的混凝土，此类破坏程度较轻。这一发现促使人们对引气剂的作用机理和作用效果进行了深入的研究，并促使人们开发研制有效的引气剂。目前已有多种引气剂产品，并且对引气所产生的改善混凝土抗冻融性、和易性方面的效应也进行了深入研究。

最早取得技术专利的混凝土引气剂是文沙树脂，它是木松香精制过程中的一种副产品。我国二十世纪50年代研制了以松香热聚物为主要成分的引气剂，接着进行了松香皂、OP乳化剂和801-2等引气剂的研究应用工作。目前市场上销售的引气剂主要有PC-2型引气剂、CON-A 型引气剂、KF微沫剂和SJ-1、SJ-2引气剂等。

引气剂掺量非常小，却能因使混凝土在搅拌过程中引气而大幅度改善混凝土的抗冻融循环方面的耐久性，应用在道路、桥梁、大坝和港工等方面，大大提高了它们的使用寿命，因此，它是一种非常重要的外加剂。所以，引气剂问世至今，仍然被看做是混凝土材料科学发展过程中的一大重要发现。

根据化学成分，引气剂主要有以下几类：

1)木材树脂酸盐； 2)合成洗涤剂类； 3)磺化木质素的盐类；4)石油酸盐类； 5)蛋白质的盐类；6)脂肪酸或树脂酸及其盐类； 7)有机硅化合物类； 8)磺酸烃的有机盐类等。

引气剂主要性能和产品用途

引气剂产品主要性能：

1.掺AH系列引气剂能提供混凝土坍落度、流动性和可塑性。

2.减少混凝土泌水和离析，提供混凝土的均质性。

3.提供混凝土的抗折强度，当含气量为3％－5％时，抗折强度提高10％－20％。

4.掺AH系列引气剂弹性模量较低，刚性较小，柔韧性好。

5.混凝土的热扩散及传导系数降低，提高了混凝土的体积稳定性，增强了野外结构的耐候性，延长道路混凝土的使用寿命。

6.大大提高了混凝土抗冻性、抗盐渍性、抗渗性、耐硫酸盐侵蚀及抗碱集料反应性能。

引气剂产品用途：

1.气泡结构好，气泡半径小，抗冻指标高，用于高耐久性的混凝

土结构，如水坝、高等级公路、热电站冷却塔、水池水工、港口等。

2.撒除冰盐的混凝土公路及桥梁。

3.高和易性混凝土工程。

4.泵送混凝土。

引气剂使用技术特点：

1.AH系列引气剂与水泥、砂、石一起加入搅拌机，搅拌时间需延长1分钟－2分钟。

2.建筑工程混凝土掺量应选低限，水工混凝土掺量应选高限。

3.抗冻融要求较高的混凝土，以及冬季施工砼，其掺量应根据混凝土含气量的要求，通过试验确定。

4.引气剂也可配制溶液使用，但必须充分溶解。

5.引气量受混凝土的材料及配制操作环境温度影响，故必须尽量保持稳定才能控制含气量波动。

6.高频振捣不超过20秒。

引气剂在施工混凝土中重要作用

施工混凝土外加剂不仅可以改善混凝土的物理力学性能，提高工程质量，节约水泥，节省能源、缩短工期，改善施工条件，满足特种

混凝土的技术需要。同时，还具有投资少、见效快、技术经济效益明显，社会效益突出等特点。根据不同技术要求，使用不同类型的外加剂可以获得不同的经济效益。混凝土中掺加引气减水剂，一是使混凝土中的微细气泡均匀分布以提高抗冻和抗渗的能力；二是由于它的分散作用而带来减水增强效果。因而，既能改善新拌混凝土的和易性，又能提高混凝土的耐久性。

引气剂抗压强度和抗折强度的介绍

引气剂给抗压强度的影响机理是：混凝土引气后，水泥浆体的孔隙率增大，承截面积减小，导致抗压强度降低。实际上，混凝土的抗压强度不仅与含气量有关，也与引入的气泡结构、孔径大小与分布有关，还与集料和水泥石界面结构及混凝土成型质量等有关。在保持水灰比不变时，掺入适量引气剂后，页岩陶粒混凝土的抗压强度不但没降低，反而有所提高。这主要是由于引气提高了水泥浆体的体积，进一步填充了集料间的空隙，提高了匀质性和密实度；引气还降低了浆体的体积密度，有效地抵制了轻集料的上浮，极大地减小了离析、泌水性能，减少了集料界面缺陷；引入气泡结构较好的大量小孔，对抗压强度影响较小，这些正面作用弥补了由于含气量增加所引起的抗压强度损失。

引气剂页岩陶粒混凝土的抗折强度与含气量有很大的关系，随着含气量的增加，抗折强度也随之增加，一般在5%～10%之间。当混凝土的含气量在2.5%～5.5%时，抗折强度较高；当含气量超过5.5%后，

抗折强度下降明显。在高性能混凝土中，必须加入矿物掺和料，以进一步改善混凝土的性能。

集料界面结构和混凝土的匀质性对拉应力非常敏感。页岩陶粒混凝土中引入大量气泡，提高了混凝土的匀质性，减少了页岩陶粒混凝土拌和物的离析、泌水，改善了砂浆的孔结构，页岩陶粒界面结构得到进一步改善。只是提高的幅度不同。试验结果表明：引气后页岩陶粒混凝土的抗折强度约提高8%～10%，提高幅度比普通混凝土大，其原因可能是其界面结构较普通混凝土好，引气虽能改善集料的界面结构，但改善程度不如普通混凝土明显。

引气剂干粉砂浆的性能影响

引气剂的掺量虽然极微，但引气剂对干粉砂浆的性能影响却很大。引气剂主要作用有：

1.可改善干粉砂浆的和易性

引气剂的掺入使混凝(泥)土拌和物内形成大量微小的封闭状气泡，这些微气泡如同滚珠一样，减少骨料颗粒间的摩擦阻力，使混凝土拌和物的流动性增加。若保持流动性不变，就可减少用水量。同时由于水分均匀分布在大量气泡的表面，这就使能自由移动的水量减少，湿砂浆的泌水量因此减少，而保水性、黏聚性相应随之提高。

2.会降低干粉砂浆的强度

由于大量气泡的存在，减少了干粉砂浆的有效受力面积，使混凝(泥)土强度有所降低。但引气剂有一定的减水作用(尤其像引气减水剂，减水作用更为显著)，水灰比的降低使强度得到一定补偿。但引气剂的加入，还是会使干粉砂浆的强度下降，特别是抗压强度。因此，引气剂的掺量应严格控制，可以通过实验干粉砂浆的含气量、施工性能和相关的强度来确定最佳添加量。此外，由于大量气泡的存在，使干粉砂浆的弹性变形增大，弹性模量有所降低，这对提高干粉砂浆的抗裂性是有利的。

3.能提高干粉砂浆的抗渗性、抗冻性

引气剂使混凝(泥)土拌和物泌水性减小(一般泌水量可减少

30%~40%)。因此泌水通道的毛细管也相应减少。同时，大量封闭的微气泡的存在，堵塞或隔断了干粉砂浆中毛细管渗水通道，改变了干粉砂浆的孔结构，使干粉砂浆抗渗性得到提高。气泡有较大的弹性变形能力，对由水结冰所产生的膨胀应力有一定的缓冲作用，因而干粉砂浆的抗冻性得到提高，耐久性也随之提高。