摘要：本文研究了不同剂量引气剂对混凝土抗压强度、抗折强度、劈拉强度等性能的影响。根据力学性能试验和冻融循环试验的结果可知，含气量会随着引气剂掺入量的增加而增加；混凝土抗压强度、抗折强度、劈拉强度等性能会随着引气剂掺量的增加而降低；引气剂对降低冻融循环作用对混凝土性能影响的幅度，对改善混凝土抗冻性能和耐久性有显著作用。
关键词：引气剂；混凝土；抗冻性能；耐久性
1引言
混凝土作为一种性能良好的建筑材料，被广泛应用于各类工业建筑、民用建筑、水工建筑及公路桥梁等结构，混凝土性能研究也是业内研究的主要课题，其中混凝土抗冻性能也成为混凝土耐久性研究的主要方向之一。我国北方地区的混凝土结构受冻融破坏的现象较多，因此，为了有效改善混凝土结构的抗冻性能及耐久性，国内外的专家学者提出通过在混凝土中掺入矿渣、钢纤维、引气剂等方式来达到这一目的。其中，掺入引气剂改善混凝土性能的研究还不够全面，本文以此为切入点，进一步探究不同剂量引气剂对混凝土性能的影响，为混凝土耐久性的研究提供理论基础。
2试验方法
2.1试验材料及配合比
试验采用42.5级普通硅酸盐水泥；细骨料采用普通河砂，细度模数为3.5左右；粗集料为石灰石碎石，粒径为5～20mm；所用水为自来水饮用水。混凝土强度等级为C30。计算得到每立方米混凝土试样的配合比见表1。
表1 混凝土试样材料
2.2试验方案
混凝土标准试块浇筑完成24小时后拆模并送入混凝土养护室，养护时间为28d，养护温度为20℃±2℃，养护室内相对湿度在95%以上。为使试样混凝土达到水饱和状态，28d养护期满后，取出试块再置于恒温（20℃±2℃）的水中，继续养护48h。二次养护期满后，即可用于冻融循环试验。
依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》（GB/T50082-2009）的规定，配制三组100mm×100mm×100mm和100mm×100mm×400mm的混凝土试块，其中100mm×100mm×100mm的用于抗压和劈拉试验，100mm×100mm×400mm用于抗折试验。该试验共设置4组试件，分别加入0g、70g、90g和110g的引气剂。每组设置5个试件，分别加入不同剂量的引气剂，按上述养护条件进行混凝土标准试块养护，并对试块进行试验，每组试验取5个试件强度平均值作为测量值。其中，冻融循环试验的冻融次数设置为20、50、70、100次。
3不同剂量引气剂对混凝土强度的影响
众所周知，引气剂的添加会增加混凝土的改善混凝土坍落度、流动性和可塑性。由表2可知，引气剂在混凝土拌合物在拌和过程中引入空气而形成大量微小、封闭而稳定气泡。掺入引气剂给混凝土强度引起的具体变化如图1~图3所示。
表2 C30混凝土掺入引气剂的剂量及试件力学性能
图3 不同剂量引气剂对混凝土劈拉强度的影响
从表2和图1~图3可以看出，随着引气剂剂量的增加，混凝土含气量呈增加趋势，而混凝土抗压强度、抗折强度、劈拉强度均呈现降低趋势。因此，为保证混凝土的抗压、抗折、劈拉性能，则必须严格控制混凝土中引气剂的掺量。
4冻融循环对混凝土力学性能的影响
根据混凝土冻融机理中的孔结构理论可以预测，引气剂会提高混凝土的抗冻性能。通过上述试块进行力学性能试验，测得掺加过不同剂量引气剂的C30标准试块的抗压强度、抗折强度和抗劈拉强度及各力学指标在冻融循破坏下的损失率、标准试块力学性能的影响见图4~图5：
从图4~图5可以看出，添加引气剂，确实会降低混凝土的抗压强度，但掺加了引气剂的混凝土，在经受冻融循还时，强度降低幅值及强度的损失率相比于不加引气剂时并不大，即当引气剂的掺加量为70g时，经历100次冻融循环后强度降低仅为2.5MPa，强度降低率仅为6.1%。
同时，当引气剂掺入量比较大时，混凝土的抗压强度的降低值更多，即当掺入量为110g时，未经冻融时抗压强度仅为31.3MPa，经历了100次冻融循环后，抗压强度降低幅值为6.2MPa，强度损失率达到19.8%。
图7 冻融循环次数对混凝土抗折强度损失率的影响
从图6~图7可以看出，添加引气剂，也会降低混凝土的抗折强度，但掺加了引气剂的混凝土，在经受冻融循还时，强度降低幅值及强度的损失率相比于不加引气剂时并不大，即当引气剂的掺加量为70g时，经历100次冻融循环后抗折强度降低仅为2.0MPa，强度降低率为34.5%。
同时，当引气剂掺入量比较大时，混凝土的抗折强度的降低值更多，即当掺入量为110g，未经冻融时抗折强度为4.6MPa，经历了100次冻融循环后，抗折强度降低幅值为1.7MPa，强度损失率达到37.0%。
图8 冻融循环次数对混凝土劈拉强度的影响
图9 冻融循环次数对混凝土劈拉强度损失率的影响
从图8~图9可以看出，掺加了引气剂的混凝土，在经受冻融循还时，劈拉强度降低幅值及劈拉强度的损失率相比于不加引气剂时并不大，即当引气剂的掺加量为70g时，经历100次冻融循环后劈拉强度降低为1.1MPa，强度降低率为28.9%。
同时，当引气剂掺入量比较大时，混凝土的抗折强度的降低值更多，即当掺入量为110g，未经冻融时劈拉强度为3.1MPa，经历了100次冻融循环后，劈拉强度降低幅值为1.9MPa，强度损失率达到38.7%。
5结论
通过对冻融循环条件下不同剂量引气剂对混凝土力学性能的影响进行研究，可以得出以下结论：
（1）随着引气剂掺入量的增加，混凝土中含气量也随之增加。
（2）混凝土中掺入引气剂对混凝土抗压强度、抗折强度、劈拉强度等各项力学指标有负面影响，使其均有所降低。
（3）随着冻融循环次数的增加，掺入引气剂的混凝土力学指标的下降幅度明显减缓，可见，引气剂对改善混凝土抗冻性能和耐久性有显著作用，但必须严格控制引气剂的掺入量，否则混凝土力学性能的降低程度更为显著。
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论文作者:姜民
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/17
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