（安陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000）

0 引言

混凝土的耐久性關(guān)系到建筑物的實(shí)際體驗(yàn)，關(guān)系到建筑成本投入的實(shí)際利用率，是一項(xiàng)關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的工程。混凝土的耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)抵抗其所處環(huán)境介質(zhì)對(duì)自身的作用，并且長(zhǎng)期保持混凝土結(jié)構(gòu)的良好使用性能和其外觀的完整性。在水壓力存在下，水分通過(guò)混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔道從壓力大的一面向壓力小的一面移動(dòng)。所以毛細(xì)孔道的結(jié)構(gòu)和數(shù)量是影響混凝土滲透性能力的重要因素。引氣劑是一種混凝土外加劑，屬于表面活性劑的一種。他的作用機(jī)理是在混凝土攪拌過(guò)程中產(chǎn)生大量結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、可以持續(xù)存在的氣泡。這些氣泡的穩(wěn)定存在可以改善混凝土的工作性、耐久性、抗凍融循環(huán)能力。

1 引氣劑的選用

引氣劑在混凝土攪拌過(guò)程中可以引入大量可以穩(wěn)定存在的均勻微小的氣泡，這些氣泡由于自身的憎水與親水基團(tuán)改善了混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔道網(wǎng)，減小了水灰比，而對(duì)新拌混凝土性質(zhì)和硬化混凝土性質(zhì)產(chǎn)生了影響。本文選用了三種具有代表性的常見(jiàn)引氣劑來(lái)研究引氣劑對(duì)混凝土的抗?jié)B性能影響。

三種引氣劑分別為松香酸鈉引氣劑、月桂酰肌氨酸鈉類引氣劑、木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑。松香酸鈉引氣劑，表觀為棕褐色液體，PH 值10.0，月桂酰肌氨酸鈉類引氣劑表觀為淺黃色液體，PH 值為8.0，木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑表觀為棕黃色粉末，PH 值為5.0

制備工藝如下：

1.1 松香酸鈉引氣劑的制備。

在水中加入氫氧化鈉，邊攪拌邊升溫至80 度，在攪拌的過(guò)程中緩慢加入松香粉，等到松香粉全部加入完畢后再升溫至80 度～100 度，保溫1.5h 后可以得到液態(tài)的松香酸鈉引氣劑。這種松香酸鈉引氣劑對(duì)于粉煤灰為骨料的引氣劑具有較好的引氣效果，可以將含氣量控制在適宜的范圍內(nèi)。

1.2 月桂酰肌氨酸鈉引氣劑的制備。

在封閉容器內(nèi)加入月桂酸，通入氮?dú)?，加熱?60 度，隨后加入肌氨酸鈉，使得月桂酸與肌氨酸鈉的摩爾比為1:1，加入肌氨酸為催化劑，使得在氮?dú)獾沫h(huán)境下加入反應(yīng)得到月桂酰肌氨酸鈉96%的轉(zhuǎn)化物。本次實(shí)驗(yàn)所采用的引氣劑成分為月桂酰肌氨酸鈉、椰油酸二乙醇酰胺、聚乙二醇、骨膠的混合水溶液，質(zhì)量比為100:10:8:7。

1.3 木質(zhì)素磺酸鹽引氣劑的制備。

木質(zhì)素磺酸鹽溶于水后邊攪拌邊加熱，在反應(yīng)溫度為60℃的環(huán)境下，加入氧化劑、催化劑后反應(yīng)30min，隨后加入醛類物和胺類物，進(jìn)行氨化反應(yīng)，隨后加入甲醛進(jìn)行縮合反應(yīng)。反應(yīng)后所得產(chǎn)物加入脂肪醇硫酸鈉、，甲基纖維素，冷卻后及得到本品的液體溶液。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 原材料

水泥選用安徽海螺集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的P.042.5 ，水泥用量為330kg/m3。

粗集料選用北京產(chǎn) 5～40mm 連續(xù)配級(jí)石灰?guī)r碎石，表觀密度為2.68g/cm3，含泥量為0.7%，細(xì)集料選用中粗砂，細(xì)度模數(shù)為3.3，表觀密度為2.66g/cm3,含泥量為0.7%。

符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生活用水，拌合用水所含物質(zhì)不會(huì)對(duì)鋼筋造成腐蝕，不會(huì)影響混凝土的發(fā)展強(qiáng)度，不影響混凝土的和易性。

表3.1 拌合水的成分表

2.2 試驗(yàn)方法

測(cè)定混凝土的抗水滲透性能。采用《GB/T50082-2009 普通混凝土長(zhǎng)期性和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的滲水高度法，混凝土滲透儀符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土滲透儀》JG/T249 的規(guī)定。本試驗(yàn)選用HP-40 型滲透儀。

①首先將試件拆模后，用鋼絲刷去表面水泥漿膜，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件養(yǎng)護(hù)28d，將試件表面水分擦拭干凈?？梢赃x用石蠟或者水泥加黃油密封，本文實(shí)驗(yàn)選用石蠟密封。在石蠟中加入少量的松香涂裹在試件表面，將試模預(yù)熱后利用螺旋加壓器將試件壓入直至試模冷卻后撤去壓力。

②啟動(dòng)抗?jié)B儀，水壓在24h 內(nèi)控制在1.2MPa，穩(wěn)定壓力后記錄時(shí)間，當(dāng)試件某一面出現(xiàn)滲水時(shí)停止實(shí)驗(yàn)并記錄好時(shí)間試件未出現(xiàn)滲水現(xiàn)象應(yīng)在24h后停止實(shí)驗(yàn)。若水從試件周邊滲出應(yīng)停止實(shí)驗(yàn)重新密封。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果以滲水時(shí)間做為參照，每種外加劑制作試件6 組，有3 組試件出現(xiàn)滲水現(xiàn)象即可停止實(shí)驗(yàn)。

將試件放置在壓力機(jī)上，開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)，將試件沿縱斷面劈裂為兩半，在劈裂面上繪制水痕曲線，在水痕曲線上等間距測(cè)量選取10 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，衡量檢測(cè)點(diǎn)的高度。

試件滲水高度可以取10 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的算術(shù)平均值，一種引氣劑的滲水高度應(yīng)取6 個(gè)試件的滲水高度算術(shù)平均值。

式中：A——相對(duì)滲透系數(shù)，cm/s

H——平均滲水高度，cm

T——加壓試件，s

H——水壓力，12240cm

2.3 對(duì)抗水滲透性的影響

混凝土材料是由水泥、砂、石等組成的非勻質(zhì)性復(fù)合材料，多組分、多孔是它的特點(diǎn)。這樣的多孔材質(zhì)勢(shì)必會(huì)造成內(nèi)部空隙密布，這些孔隙的分布造成了材料具有滲透性。氣體、液體、化學(xué)物質(zhì)都可以通過(guò)這些孔道在混凝土中滲透、移動(dòng)或者遷移。環(huán)境中的各類侵蝕性物質(zhì)只有通過(guò)滲透才能破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。所以，滲透性可以用來(lái)衡量混凝土抵抗外界侵蝕的一種能力。

添加引氣劑后，材料的孔隙率、平均孔徑、臨界孔徑均會(huì)增大，引氣劑添加后氣泡直徑＜1000nm，這些氣泡是封閉不聯(lián)通的?；炷涟韬衔锿ǔＫ冶纫笥诶碚撍冶龋炷了冶冗_(dá)到0.6 時(shí)，混凝土的抗?jié)B性能急劇下降，影響混凝土孔隙率的主要是是水灰比。水灰比越大，孔隙率越大?；炷劣不^(guò)程中，大量水分蒸發(fā)造成混凝土內(nèi)部形成了毛細(xì)孔道，另外水泥的水化作用也會(huì)加劇這種毛細(xì)孔道的產(chǎn)生，這些孔道就是水分滲透的途徑，但是混凝土在摻入引氣劑后，大量的微小氣泡存在于混凝土的空隙中，大多匯集于毛細(xì)孔道上，由于大量微小的氣泡對(duì)這些毛細(xì)孔道造成阻塞，引氣劑表面的天然憎水基團(tuán)對(duì)水分形成的包裹作用，都使得水分不能通過(guò)毛細(xì)孔道滲透。起到了切斷的作用。從而提高了混凝土的抗?jié)B性。但是當(dāng)引入過(guò)多這些微小氣泡時(shí)反而會(huì)使混凝土內(nèi)的毛細(xì)孔道管網(wǎng)增大，既起不到阻塞的作用，還會(huì)使材料的孔隙率增大。這是由于氣泡總數(shù)的增多，氣泡間距減小，小氣泡被迫融合為大氣泡后溢出混凝土表面，留下了較大的孔隙在混凝土內(nèi)部。適當(dāng)?shù)奶砑右龤鈩┛梢詼p少水灰比，改善和易性，防止沁水和沉降。從根本上減少毛細(xì)孔道的產(chǎn)生。當(dāng)引氣劑摻量為0.05%時(shí)，抗?jié)B性可以達(dá)到最好的效果。

本次試驗(yàn)中，三種引氣劑的對(duì)混凝土的抗?jié)B性的影響見(jiàn)下圖：

圖2.1 引氣劑對(duì)混凝土抗?jié)B時(shí)間的影響

圖2.2 引氣劑對(duì)混凝土抗?jié)B高度的影響。

引氣劑的抗?jié)B性能與抗?jié)B時(shí)間與時(shí)間正比，與抗?jié)B高度成反比。引氣劑添加后，隨著含氣量的增大，抗?jié)B時(shí)間延長(zhǎng)，滲水平均高度減低。三種引氣劑相對(duì)于不添加引氣劑的混凝土來(lái)說(shuō)，抗水滲透性能都得到了提高。相對(duì)而言，木質(zhì)素磺酸鹽引氣劑對(duì)于混凝土的抗?jié)B影響效果更為明顯，滲水高度降低60%以上。月桂酰肌氨酸鈉引氣劑的深水高度降低40%以上。

3 結(jié)語(yǔ)

引氣劑可以提高混凝土的抗?jié)B能力，可以降低水灰比，減少毛細(xì)孔道的產(chǎn)生，引氣劑憎水基團(tuán)對(duì)水分的包裹作用使得混凝土抗?jié)B能力增強(qiáng)。

引氣劑的種類日益豐富，目前對(duì)于引氣劑的研究也日趨成熟，當(dāng)務(wù)之急是研究結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、泡沫細(xì)密且更具有經(jīng)濟(jì)效益的新型引氣劑。利用外加劑來(lái)改善混凝土的性能價(jià)格低廉，所達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效益高，外加劑的復(fù)合使用是符合當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)的。