王靖夫

（重慶交通大學(xué)，重慶 400074）

含氣量作為影響混凝土性能之一的因素，但我國大多數(shù)工程項(xiàng)目對含氣量沒有引起足夠的重視，現(xiàn)結(jié)合國內(nèi)外人員對混凝土含氣量的影響進(jìn)行簡單闡述。

1 含氣量對混凝土強(qiáng)度方面的影響

隨著高性能混凝土在高層建筑、橋梁工程、港口海洋工程、高架結(jié)構(gòu)、大跨結(jié)構(gòu)、防護(hù)工程、地下工程等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，要求高性能混凝土不但具有優(yōu)異的工作性能而且還應(yīng)有良好的強(qiáng)度和耐久性能，這對高性能混凝土提出了更高的要求。郭劍飛[1]通過建立細(xì)觀結(jié)構(gòu)—孔結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度之間的相關(guān)模型聯(lián)系，說明了混凝土材料孔結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主要方面：孔隙率與孔級配對混凝土強(qiáng)度的影響。姚曉[2]根據(jù)Powers[3-5]理論模型，通過引入相對水化程度及選定油井水泥石的本征強(qiáng)度參數(shù)，結(jié)合Balshin方程和Schiller方程，建立了低溫條件下油井水泥石孔結(jié)構(gòu)和抗壓強(qiáng)度的數(shù)學(xué)模型。吳中偉[6]認(rèn)為優(yōu)良的孔結(jié)構(gòu)，即低孔隙率、小的孔徑與適當(dāng)?shù)募壟洹A形孔多等，是高強(qiáng)度和高耐久性的必要條件。張子明[7]研究了混凝土的宏觀強(qiáng)度特性，揭示了混凝土的強(qiáng)度主要取決于其孔隙率，水灰比決定了混凝土的孔隙率和強(qiáng)度。強(qiáng)度是混凝土的最重要的力學(xué)性質(zhì)，這是因?yàn)槿魏位炷两Y(jié)構(gòu)物主要都是用以承受荷載和抵抗各種作用力。在一定情況下，在工程上還要求混凝土具有其他性能，如不透水性、抗凍性等，但是這些性質(zhì)與混凝土強(qiáng)度之間往往存在著密切的聯(lián)系[8]。

2 含氣量對混凝土和易性的影響

隨著混凝土含氣量的增加，混凝土拌合物的坍落度明顯提高，且1h坍落度損失下降；但含氣量過高時(shí)，混凝土拌合物的坍落度有所下降，且1h坍落度損失增加。一般來說，混凝土中膠凝材料體系的顆粒級配與最佳狀態(tài)有所差別[9]，而引氣劑引入的微小氣泡能改善膠凝材料體系顆粒級配，減少顆?？障吨械奶畛渌煌瑫r(shí)引入的氣泡能在水泥漿體中起到潤滑作用，提高混凝土流動(dòng)性。但含氣量過高時(shí)，過量的微小氣泡會(huì)合并為大氣泡，使得上述作用削弱，且大氣泡更容易逃逸，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土坍落度損失加大。隨著混凝土中微小氣泡的增多，混凝土中的部分自由水在與微孔之間的交互作用下，使得其失去了自由性，這樣總的可泌出自由水量降低。混凝土的坍落度也隨著含氣量的增加而增大，混凝土中微小氣泡的增加，如同粉煤灰中的微小玻璃微珠一樣，使混凝土中水泥等膠結(jié)材料與骨料之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)降低，在其中起到了潤滑作用，因而是混凝土坍落度有所增加[10]。

3 含氣量對混凝土外觀質(zhì)量的影響

混凝土外觀質(zhì)量這一塊，國內(nèi)外還沒有一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)。王瑞興[11]等人運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像紋理分析的原理，對混凝土外觀質(zhì)量采取半定量的評價(jià)方法，以Delphi7.0自行開發(fā)設(shè)計(jì)了混凝土外觀質(zhì)量測評系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過獲取規(guī)范的混凝土外觀圖像，可以自動(dòng)將圖像信息轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，并提供二值化與平均灰度偏差2種方法進(jìn)行測評，將混凝土外觀質(zhì)量的表面缺陷數(shù)據(jù)化、系統(tǒng)化并客觀地呈現(xiàn)出來；周輝，葉鐵鋒[12]根據(jù)工程實(shí)際和樣板段，研究其外觀質(zhì)量評價(jià)方法，將質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)分為平順性指標(biāo)、缺陷性指標(biāo)和感官性指標(biāo)，并提出基于可量化指標(biāo)的外觀質(zhì)量評價(jià)方法，制定了11項(xiàng)量化指標(biāo)，通過現(xiàn)行方法及量化方法對試驗(yàn)柱和樣板段的外觀質(zhì)量進(jìn)行對比分析，認(rèn)為量化方法評價(jià)客觀、合理，然后將該量化方法用于正式工程的清水混凝土外觀質(zhì)量評價(jià)；盧杰[13]通過介紹清水混凝土的產(chǎn)生和特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了清水混凝土外觀質(zhì)量評價(jià)體系的建立和關(guān)于外觀質(zhì)量的具體評價(jià)方法，提出清水混凝土的外觀質(zhì)量的分級方法；張建雄[14]從清水混凝土外觀質(zhì)量要求出發(fā)， 提出了外觀質(zhì)量的評價(jià)構(gòu)架，借鑒圖像處理與分析技術(shù)和參考《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，綜合考慮混凝土色澤的一致性、氣泡的大小和數(shù)量、表面平整度和外觀缺陷4個(gè)分項(xiàng)，提出了一套綜合評定清水混凝土外觀質(zhì)量的方法和體系；劉俊[15]指出混凝土的外觀質(zhì)量的影響因素主要是：原材料的質(zhì)量、配合比設(shè)計(jì)、模板安裝、混凝土振搗、養(yǎng)護(hù)與脫模，并提出了良好外觀混凝土的原材料和混凝土的具體指標(biāo)以及施工工藝的改進(jìn)方法。綜上可見借助于圖像分析軟件，對外觀質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)是大家常用的手段之一。對此吳偉[16]通過圖像處理手段對影響表面氣泡的主要因素進(jìn)行了分析，對影響因素與表面氣泡進(jìn)行定量分析[17]?？刂埔龤鈩搅俊⒎勖夯矣昧靠梢越档捅砻鏆馀菝娣e以及大于3mm嚴(yán)重影響外觀氣泡個(gè)數(shù)。增加振搗時(shí)間混凝土表面氣泡是先減少后增加，對于控制表面氣泡存在一個(gè)最佳振搗時(shí)間；朱洪波采用不同種類的氣孔調(diào)節(jié)材料配制出15種不同含氣量（體積分?jǐn)?shù)）的混凝土。研究了混凝土3，7，28d抗壓強(qiáng)度與含氣量之間的關(guān)系；采用圖像法研究了不同含氣量混凝土中孔徑大于200×103nm的宏觀孔孔隙率（體積分?jǐn)?shù)）；對比分析了混凝土宏觀孔孔隙率和含氣量對混凝土28d壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。結(jié)果表明：混凝土28d抗壓強(qiáng)度與含氣量的線性關(guān)系較強(qiáng)，而混凝土3d和7d抗壓強(qiáng)度與含氣量的線性關(guān)系較弱；混凝土28d抗壓強(qiáng)度對宏觀孔孔隙率變化的敏感性顯著高于其對含氣量變化的敏感性，即混凝土中宏觀孔孔隙率變化對其28d抗壓強(qiáng)度影響更大；調(diào)整氣孔調(diào)節(jié)材料的品種，可使混凝土含氣量從1.5%提高到9.0%，而宏觀孔孔隙率只從0.81%增加到1.48%，其所占含氣量的比例從超過55%降低到16%左右，即可在有效調(diào)節(jié)混凝土含氣量的同時(shí)，控制其宏觀孔的數(shù)量。

4 含氣量對混凝土耐久性的影響

含氣量對混凝土耐久性的研究可謂是最多的。引氣技術(shù)在混凝土工程中應(yīng)用已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史，美國從1937年就開始研究加氣混凝土和引氣劑，1938年獲得專利，并于1942年制定了引氣混凝土施工指南。我國標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定，對有抗凍要求的混凝土必須使用引氣劑?；炷涟韬衔镏屑尤脒m量的引氣劑后，產(chǎn)生大量微小綿密而且均勻穩(wěn)定分布的氣泡，對水結(jié)冰膨脹所造成的凍脹壓力和毛細(xì)孔水滲透壓有一定的緩沖或抵消作用，從而可以大幅度提高混凝土的抗凍性。但隨著含氣量的增加，混凝土密實(shí)程度降低，強(qiáng)度和抗氯離子滲透性會(huì)受到一定程度的影響。在混凝土中加入引氣劑能夠提高混凝土的抗凍性，同時(shí)，一些混凝土減水劑產(chǎn)品為了提高減水率，也在其中加入引氣劑，結(jié)果造成混凝土的含氣量明顯增加。含氣量或孔隙率的增加也會(huì)增加混凝土滲透性；但也有研究認(rèn)為，引氣劑與摻合料復(fù)合能夠發(fā)揮“疊加效應(yīng)”，在對強(qiáng)度影響不大的情況下提高抗凍性；還有研究認(rèn)為，在一定范圍內(nèi)的含氣量變化對混凝土的抗氯離子滲透性無影響。不僅外加劑會(huì)影響混凝土的含氣量，礦渣粉和粉煤灰作為工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大宗工業(yè)廢料，一直以來都作為礦物摻合料運(yùn)用于各類混凝土生產(chǎn)中。謝天逸等人對不同摻量復(fù)摻的礦渣和粉煤灰對混凝土含氣量的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在粉煤灰摻量≤30%、礦渣粉摻量≤20%時(shí)，隨著粉煤灰和礦渣粉摻量的提高，新拌模袋混凝土含氣量損失率與擴(kuò)展度損失率降低，最優(yōu)摻量為30%粉煤灰與20%礦渣粉；摻合料摻量增加會(huì)降低混凝土早期強(qiáng)度，但是28d抗壓強(qiáng)度依舊滿足設(shè)計(jì)要求，并且隨礦渣粉摻量增加而提高，最優(yōu)摻量為10%粉煤灰與20%礦渣粉。綜合考慮含氣量損失率、擴(kuò)展度損失率和力學(xué)性能時(shí)，最優(yōu)搭配為30%粉煤灰與20%礦渣粉。朱蓓榮等研究了摻加SJ-2引氣劑的引氣混凝土抗鹽凍性能，得到引氣混凝土含氣量越高，其抗鹽凍性能越好。雖然國內(nèi)外眾多學(xué)者在探討混凝土耐久性有關(guān)問題，且主要對混凝土孔結(jié)構(gòu)與性能方面、孔結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的關(guān)系研究較多，而對于孔結(jié)構(gòu)與耐久性的關(guān)系研究尚不充分，需要不斷的討論。大量實(shí)踐證明，含氣量是影響混凝土抗凍性的主要因素。