楊凡，田陸飛

(山東廣信工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司，山東 濟(jì)南 250022)

混凝土因具有優(yōu)越的性能而廣泛應(yīng)用于建筑、軍工、水利、海工等工程。目前，針對(duì)不同的工程要求和施工條件，設(shè)計(jì)并制備出了多種不同性能和功能的混凝土，例如：輕骨料混凝土、高強(qiáng)混凝土、泵送混凝土、流態(tài)混凝土、防水混凝土、聚合物混凝土、噴射混凝土、纖維混凝土、瀝青混凝土、耐火混凝土。這些混凝土對(duì)性能的要求更高。混凝土在攪拌時(shí)，會(huì)裹進(jìn)一定數(shù)量的空氣，使混凝土內(nèi)部含有一定量的空氣，當(dāng)混凝土硬化后就會(huì)在內(nèi)部形成大小不均勻的氣孔，從而影響混凝土的強(qiáng)度和耐久性。

目前，改進(jìn)混凝土強(qiáng)度和耐久性的方法有很多種，主要有提高水泥的質(zhì)量、添加粉煤灰、調(diào)整各組分的配合比、將混凝土的孔隙重新進(jìn)行調(diào)整級(jí)配，增減不同尺寸的孔并改變其數(shù)量。應(yīng)用最多的方法是通過(guò)向混凝土中添加引氣劑來(lái)改變硬化混凝土的氣孔結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提高混凝土耐久性的作用。引氣劑的摻入，在混凝土中會(huì)引入大量均勻分布、相互獨(dú)立的類似于球形狀的微小的氣泡，這些氣泡在混凝土中起到了滾珠的作用，使混凝土的和易性得到極大的改善和提高；也能夠減小水的流動(dòng)，進(jìn)而降低了泌水率；引入的微小氣泡破壞了毛細(xì)管的連續(xù)性，使得混凝土中水的主要通道——連通的大毛細(xì)管減少，改善了抗?jié)B性；均勻分布的微小氣泡可以緩解結(jié)冰產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力和滲透壓力，提高抗凍性能。由此可以看出，氣泡的尺寸、數(shù)量、分布狀態(tài)對(duì)混凝土的耐久性起非常重要的作用，硬化混凝土中的氣泡參數(shù)，必將影響混凝土的性能。因此對(duì)硬化混凝土中氣泡參數(shù)的研究變得尤為重要。

1 氣泡參數(shù)的測(cè)定方法

混凝土的抗凍性不僅與混凝土中氣體含量有關(guān)，而且跟混凝土中氣泡的數(shù)目、尺寸、分布、氣泡間距等有關(guān)。楊華全等[1]研究了氣泡平均半徑、氣泡間距系數(shù)對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗凍性能的影響，結(jié)果表明：混凝土抗壓強(qiáng)度隨著氣泡平均半徑的增大而降低；氣泡間距系數(shù)越小，混凝土的抗凍耐久指數(shù)越大，抗凍性越好。目前，研究硬化混凝土中氣泡參數(shù)的方法主要有顯微鏡法和壓汞儀法。顯微鏡法是按照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 5150-2001)直線導(dǎo)線法進(jìn)行的。在制備好的試樣表面上選定長(zhǎng)度和間距均勻的直線，從第一條導(dǎo)線起點(diǎn)開始，分別測(cè)量并記錄視域中氣泡個(gè)數(shù)及顯微鏡測(cè)微尺截取的每個(gè)氣泡的弦長(zhǎng)刻度值。第一條導(dǎo)線測(cè)試完全后再按照順序測(cè)試第二、第三…… 條導(dǎo)線，直到測(cè)試完規(guī)定的導(dǎo)線長(zhǎng)度。壓汞儀法是基于毛細(xì)管中不潤(rùn)濕液體的性質(zhì)。壓汞儀法可以測(cè)定多孔材料的孔徑大小、孔隙體積，從而計(jì)算出孔徑分布。在一般低壓的情況下，壓汞儀測(cè)定的孔徑小，為幾個(gè)到幾百個(gè)微米，且所需要的樣品尺寸較小，不能有效的代表整個(gè)混凝土的結(jié)構(gòu)，因此該方法測(cè)定的孔徑分布跟真實(shí)結(jié)構(gòu)存在一定的誤差。

2 氣泡參數(shù)對(duì)混凝土性能影響的研究

硬化混凝土的氣泡參數(shù)對(duì)混凝土的抗凍融耐久性起著至關(guān)重要的作用。在嚴(yán)寒地區(qū)的工程都使用引氣劑來(lái)改善混凝土的抗凍融耐久性。張德思等[2]探討了氣孔參數(shù)、強(qiáng)度等級(jí)等對(duì)普通混凝土和粉煤灰混凝土抗凍融耐久性的影響。結(jié)果表明：氣泡間距系數(shù)對(duì)普通混凝土和粉煤灰混凝土的抗凍融耐久性有著決定性的影響。胡澤清等[3]用氣泡參數(shù)判定混凝土的抗凍耐久性，結(jié)果表明：常態(tài)混凝土和泵送混凝土的氣泡參數(shù)分別小于250μm 和300μm，混凝土可以獲得良好的抗凍性。黃孝蘅等[4]通過(guò)對(duì)混凝土試件的快速凍融結(jié)果及硬化混凝土的氣泡觀測(cè)，找出二者之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明：水灰比越小，間距系數(shù)臨界值越小，初步判定混凝土抗凍性能的優(yōu)劣，從而達(dá)到縮短試驗(yàn)周期、保證工程質(zhì)量的目的。李俊毅[5]對(duì)硬化混凝土氣泡間距系數(shù)的臨界值進(jìn)行了分析，建議港工混凝土施工規(guī)范中增補(bǔ)規(guī)定，對(duì)于有抗凍要求混凝土的氣泡間距系數(shù)，其臨界值取0.230mm，這對(duì)評(píng)估硬化混凝土抗凍性有著重要實(shí)際意義。嚴(yán)捍東等[6]研究了高摻量粉煤灰水工混凝土的氣泡參數(shù)和抗凍性能。結(jié)果表明：氣泡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性隨著粉煤灰摻量的增大而提高，氣泡間距在0.50mm 以下都是高抗凍混凝土。張?jiān)魄宓萚7]研究了氣泡結(jié)構(gòu)特征對(duì)混凝土抗鹽凍性能的影響。結(jié)果表明：混凝土的平均氣泡間距和氣泡平均直徑在很大程度上依賴于含氣量，含氣量越高，平均氣泡間距和氣泡平均直徑越小。高性能混凝土具有良好抗鹽凍性所要求的氣泡平均間距與強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)，在強(qiáng)度等級(jí)低于C50 時(shí)，混凝土的氣泡平均間距必須小于250μm，當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)提高到C60 以上時(shí)可增大到700μm。隨著研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)，引氣劑提高混凝土抗凍性的本質(zhì)機(jī)理是改善氣泡參數(shù)。但是經(jīng)實(shí)踐證明，盡管新拌混凝土的含氣量相同，由于所用的外加劑種類、水灰比等條件的不同，使硬化混凝土中的氣泡參數(shù)發(fā)生變化，從而影響混凝土的抗凍性[8]。因此有必要對(duì)硬化混凝土中氣泡參數(shù)進(jìn)行研究。

3 結(jié)語(yǔ)

混凝土中的含氣量不是決定混凝土抗凍性優(yōu)劣的唯一參數(shù)，引入氣泡的氣泡參數(shù)同樣是非常重要的影響因素。在含氣量一定的情況下，混凝土的抗凍性取決于混凝土中氣泡間距系數(shù)和數(shù)量，氣泡間距越小，氣泡個(gè)數(shù)越多，混凝土的抗凍性越好。但是硬化混凝土中的氣泡結(jié)構(gòu)在水灰比、外加劑等條件下，與新拌混凝土中的氣泡結(jié)構(gòu)不同，因此今后的研究重點(diǎn)將是建立新拌混凝土氣泡參數(shù)和硬化混凝土氣泡參數(shù)的聯(lián)系，進(jìn)而研究混凝土的抗凍性。

[1]楊華全，周世華，蘇杰.氣泡參數(shù)對(duì)引氣混凝土性能的影響[J].水力發(fā)電, 2009,35(1): 18-19

[2]張德思，成秀珍.硬化混凝土氣孔參數(shù)的研究[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2002,20(1):10-13.

[3]胡澤清，鄒一寶, 馬芳.用氣泡參數(shù)判定混凝土抗凍耐久性的探討[J].粉煤灰, 2009(3): 3-4.

[4]黃孝蘅，許彩虹，王麗文.硬化混凝土中氣泡性質(zhì)對(duì)抗凍性影響的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)港灣建設(shè), 2003(3): 14-17.

[5]李俊毅.硬化混凝土氣泡間距系數(shù)的臨界值[J].港口工程, 1997(3): 27-29.

[6]嚴(yán)捍東，孫偉，李鋼.大摻量粉煤灰水工混凝土的氣泡參數(shù)和抗凍性研究[J].工業(yè)建筑, 2001(8): 40-43.

[7]張?jiān)魄?，余紅發(fā)，王甲春.氣泡結(jié)構(gòu)特征對(duì)混凝土抗鹽凍性能的影響[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010(11): 11-15.

[8]李俊毅，李曉明, 許彩虹.新拌混凝土氣泡參數(shù)分析法評(píng)估混凝土抗凍性[J].水運(yùn)工程, 2005(11): 5-8.