王明強(qiáng)

摘要：本文圍繞引氣劑在抗凍混凝土中的運(yùn)用議題進(jìn)行了研究和探討，文章首先概述了常用引氣劑的類型，然后分析了引氣劑的抗凍機(jī)理，最后論述了引氣劑加入到混凝土中的作用和效果，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：引氣劑；抗凍混凝土

1引言

對(duì)于建筑物尤其是水工建筑物來說，混凝土的性能和質(zhì)量是十分重要的，只有混凝土性能滿足要求才能確保建筑物的質(zhì)量，也才能為后續(xù)的建筑物運(yùn)維提供更好前提保障。在混凝土的性能中，耐久性是一個(gè)十分重要的衡量指標(biāo)，這項(xiàng)性能對(duì)于建筑物的整體質(zhì)量也有著不容忽視的影響。在我國的北方地區(qū)，對(duì)于建筑混凝土的抗凍等級(jí)，行業(yè)內(nèi)通常是F200，普通的混凝土難以打到這樣的抗凍等級(jí)，因此必須對(duì)普通的混凝土進(jìn)行性能的改進(jìn)和優(yōu)化，來實(shí)現(xiàn)建筑混凝土抗凍等級(jí)的要求。改善的方法主要是通過引氣劑來發(fā)揮作用，將其運(yùn)用到混凝土中，增加混凝土的含氣量，以此來對(duì)混凝土的性能進(jìn)行優(yōu)化，提高混凝土的抗凍性，使混凝土更加耐用。

2常用引氣劑的幾種類型

目前，行業(yè)內(nèi)所采用的引氣劑主要有以下類型：

烷基苯磺酸鹽類型：該類型的引氣劑是一種合成型洗滌劑，制作工藝較為簡單，產(chǎn)品具有的性能優(yōu)良，不僅易溶于水，而且產(chǎn)氣泡迅速，因而在市面上銷售范圍較廣，是目前業(yè)內(nèi)使用十分普遍的一種引氣劑類型。

松香樹脂鈉鹽類型：該類型的引氣劑是由幾種原料制備而成的，主要的原料有松香、NaOH，在特定的溫度條件下，經(jīng)過皂化反應(yīng)后，再對(duì)中間產(chǎn)物用NaOH進(jìn)行處理，最后成為松香樹脂鈉鹽引氣劑。這樣的工藝方法造就了該類型引氣劑的性能優(yōu)勢(shì)和不足，雖然具有較好的引氣性能，但是該類型引氣劑具有水溶性較低的缺陷。

脂肪醇磺酸鹽類型：該類型引氣劑的制備工藝較為復(fù)雜，所需要的原料通常為脂肪醇聚氧乙烯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚等，經(jīng)過聚合反應(yīng)而制成。該類引氣劑的特點(diǎn)是產(chǎn)品穩(wěn)定性優(yōu)。目前，在該類引氣劑中，脂肪醇聚氧乙烯醚為原料制成的引氣劑應(yīng)用最為普遍。

其他類型：如木質(zhì)素磺酸鹽類型的引氣劑、非離子表面活性劑類型的引氣劑。其中，木質(zhì)素磺酸鹽類型的引氣劑主要生產(chǎn)原料是木質(zhì)素磺酸鈣。非離子表面活性劑類型的引氣劑主要制備原料是烷基酚環(huán)氧乙烷。木質(zhì)素磺酸鹽類型的引氣劑除了具備引氣劑的基本性能之外，還具有減水的性能，因而在混凝土性能的改善方面更具優(yōu)勢(shì)，抗凍性效果也更加明顯。

3引氣劑的抗凍機(jī)理

在談引氣劑抗凍機(jī)理之前，首先應(yīng)對(duì)混凝土遭受凍害的問題進(jìn)行原因的分析?；炷林械目障冻龃嬗幸欢ǖ淖杂伤@部分自由水會(huì)受到外界環(huán)境溫度的變化而發(fā)生自身形態(tài)的變化。當(dāng)外界環(huán)境的溫度降低到零攝氏度下時(shí)，混凝土表層的空隙及毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)中的自由水最先發(fā)生凍結(jié)，然后凍結(jié)的過程逐漸延伸到混凝土的內(nèi)部，直到混凝土內(nèi)部整個(gè)毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)中的自由水都凍結(jié)。而水在由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過程中體積增大，因而混凝土內(nèi)壓力增大，尤其是自由水積聚的局部位置會(huì)產(chǎn)生較大的壓力，使混凝土膨脹，內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。當(dāng)溫度上升后，混凝土內(nèi)凍結(jié)的自由水由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，體積縮小，而經(jīng)過凍結(jié)之后的混凝土內(nèi)部因壓力增加而導(dǎo)致的膨脹性結(jié)構(gòu)破壞難以恢復(fù)，形成持久性的內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，降低混凝土的性能，這也是混凝土容易受到凍害的原因。而引氣劑的抗凍機(jī)理是：在混凝土中加入一定量的引氣劑，在漿液攪拌過程中會(huì)引入空氣，繼而在混凝土漿液中產(chǎn)生大量的氣泡。通過調(diào)節(jié)混凝土漿液中氣泡的大小、氣泡的均勻度以及氣泡停留的時(shí)間等參數(shù)，就可以對(duì)混凝土的抗凍性能進(jìn)行改善。由于大量氣泡的存在，混凝土中原來的毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)滲水通道被氣泡所隔斷，這樣就降低了滲水通道的連貫性，當(dāng)加入引氣劑的混凝土發(fā)生自由水凍結(jié)時(shí)，混凝土內(nèi)部的壓力增大，而大量的氣泡會(huì)起到釋放和緩解內(nèi)部壓力增大的作用，因而大大降低了混凝土的膨脹壓力，混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也不容易遭到破壞，因而可以使混凝土的抗凍性能得到有效的改善和提升。

4混凝土中加入引氣劑的作用和效果

混凝土中加入引氣劑后，混凝土的多種性能會(huì)得到改善，主要有以下幾方面：

一是混凝土中加入引氣劑后，混凝土的抗凍性能得到提升。氣泡的存在可以改善混凝土內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對(duì)于釋放混凝土內(nèi)部自由水凍結(jié)過程中產(chǎn)生的壓力有著明顯的效果，因而可以減少自由水凍結(jié)過程中對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞，提高混凝土的抗凍性能。

二是混凝土中加入引氣劑后，混凝土的粘聚性能得到提升。由于引氣劑和混凝土混合后會(huì)在漿液攪拌的過程中引入大量的氣體，并以氣泡形式留存在混凝土漿液中，因而這些氣泡可以提高混凝土攪拌的均勻度，可以說，氣泡在其中發(fā)揮出了類似滾珠的作用，這樣就大大提高了混凝土漿液的粘聚性。

三是混凝土中加入引氣劑后，混凝土的流動(dòng)性能會(huì)得到改善。混凝土中因含有大量的氣泡而體積增大，相當(dāng)于利用空氣對(duì)混凝土漿液進(jìn)行了稀釋，因此能夠改善混凝土漿液的流動(dòng)性能。

四是混凝土中加入引氣劑后，混凝土的耐久性能得到改善。引氣劑和混凝土攪拌過程中產(chǎn)生大量氣泡，這些氣泡存在于混凝土結(jié)構(gòu)中，一方面可以改善混凝土內(nèi)部的毛細(xì)網(wǎng)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)，降低氣體或自由水在通道中發(fā)生變化所引發(fā)的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的風(fēng)險(xiǎn)，提高混凝土抵御不利風(fēng)險(xiǎn)因素的能力；另一方面，優(yōu)于大量微小氣泡的存在，通過調(diào)節(jié)氣泡的均勻度，可以使混凝漿液的整體均勻度和穩(wěn)定性得到提升，這些都可以對(duì)混凝土的耐久性能改善起到積極的作用。

五是混凝土中加入引氣劑后，可以使混凝土的強(qiáng)度性能得到提高?；炷林械囊龤鈩┲饕峭ㄟ^引入氣體來改善性能，而混凝土的強(qiáng)度其中一個(gè)重要的衡量指標(biāo)是混凝土的彈性模量。在加入引氣劑后，對(duì)混凝土的彈性模量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)混凝土的彈性模量有所降低，究其原因，可能是混凝土中含有的大量氣泡會(huì)增加內(nèi)部的穩(wěn)定性，當(dāng)混凝土受到?jīng)_擊時(shí)，氣泡的存在會(huì)更容易釋放沖擊力，通過更加彈性的方式來降低破壞力，因此可以使混凝土的強(qiáng)度性能得到提高。需要注意的是，雖然混凝土的強(qiáng)度有所改善，但是混凝土的耐磨性能會(huì)有所降低。

5結(jié)語

綜上所述，在混凝土中加入引氣劑后，會(huì)使混凝土的性能得到多方面的改善，如，提高抗凍性能、粘聚性能、流動(dòng)性能、耐久性能、強(qiáng)度性能等，這些性能的改善不僅可以更好地滿足建筑項(xiàng)目施工質(zhì)量和施工安全的需求，同時(shí)也為建筑物后續(xù)的運(yùn)維管理提供了有利條件，延長了建筑物使用壽命，節(jié)省了施工和運(yùn)維的成本。因而，引氣劑是混凝土施工生產(chǎn)過程中十分重要一類添加助劑。未來，隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)助劑工藝技術(shù)的不斷革新，引氣劑的類型也將越來越多，在性能方面也會(huì)有更加優(yōu)異的表現(xiàn)，不僅僅是具有良好的抗凍性能，同時(shí)在流動(dòng)性、泌水性、強(qiáng)度性能以及更多方面有著不俗的表現(xiàn)，成為具備優(yōu)良的綜合性能的混凝土添加劑。而這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，需要化工技術(shù)研究人員、建筑施工人員、工藝優(yōu)化人員以及更多從業(yè)人員的協(xié)同努力，彼時(shí)，引氣劑在建筑混凝土中的運(yùn)用將更加成熟，推動(dòng)我國建筑施工質(zhì)量水平的不斷升高。

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（作者單位：中國水利水電第五工程局）