浅谈桥梁施工中混凝土含气量的理解与测定

　　[摘要]：在混凝土的生产过程中，掺配适量高效引气减水剂适当提高混凝土含气量，能有效的提高新拌混凝土的工作性能、显著降低混凝土离析、泌水现象.
　　关键词：混凝土，含气量
　　桥梁施工过程中当最低气温达到-22℃时就属属寒冷地区，设计强度要求很高，因此按1%掺配聚羧酸系高效减水剂，该减水剂自具有引气功能，通过引入含气量可提高混凝土的抗冻性及耐久性。引入含气量会使压强度有所损失，因此采用水泥用量保持不变，降低水灰比来补偿所造成的抗压强度的损失。
　　一、混凝土中含气量的主要作用
　　混凝土中引气剂产生的气泡不由化学反应产生，活性的表面膜在拌和过程中引入空气，可以有效地提高混凝土的弯拉强度及抗拉强度，减小干缩和温度收缩变形量，有利于结构改善抗裂性，减少微裂缝的数量；同时能有效地改善混凝土的匀质性和提高抗渗性，改善了结构表面外观和密实度。有效改善处于冰盐腐蚀、海水和水环境中的混凝土结构抗冰冻性及抗盐冻性能。特别是结构表面混凝土的密实度、抗渗性的提高和微裂缝数量的减少，对提高其抗冻性及抗动载性能起到非常重要的作用。
　　然而，混凝土若未加引气剂时，有约0.5%～2%的含气量。这种气泡大小很不均匀，形状也不规则，很容易破裂，对强度有害。
　　下面详细说明一下混凝土中含气量的主要作用：
　　1、混凝土中引气剂所引的气泡只能存在于水泥净浆中，可使净浆和总体积大大增加，使贫水泥混凝土变为富水浆混凝土，所以混凝土中的含气量能经济有效地改善和易性及粘聚力，能提高骨料之间润滑作用，从而提高结构匀质性及密实度。
　　2、微小气泡有一定机械强度，带有相同电性的微小气泡相互排斥，因此，大量的微小气泡能够稳定、均匀地分布于混凝土中，起着气体滚珠轴承作用，减小水泥颗粒间的摩擦，进一步提高了混凝土的工作性，表现出一定的减水作用。混凝土中含气量每增加1%大约可增加坍落度2.5cm，含气量增加1%相当于单方用水量增加3%。
　　3、冬期施工时，如果拌和物中的液态水在水化作用还未充分进行时即受冻结冰，那么水泥的水化作用也基本停止，强度就不再增长。当水变成冰后，体积增大，同时产生约250Mpa的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值，使混凝土受到不同程度的损坏而降低强度。微细的气泡能够有效的分散水泥颗粒，从而增大水泥水化面积，提高水泥的功效，促进水化反应。与此同时微细的气泡能够缓解自由水受冻结所产生的膨胀应力，改善了混凝土的耐久性能。最佳含气量的情况下，混凝土抗冻融循环破坏的能力可提高10倍以上。
　　4、这些微细的气泡充实了硬化后混凝土内部的孔隙，隔断了内部的毛细管通道，阻碍了混凝土的吸水性和渗水作用。提高了混凝土抗掺性能，在相同配合比条件下，掺入引气型外加剂的混凝土可提高2～4级抗渗等级。
　　5、当含气量在3～4％以内时，形成气泡占用了本来聚集在界面的水分，使界面孔减少，界面结构改善，增强了界面抗拉能力。当含气量在4～5％时混凝土浆体内部气泡间距系数最佳，浆体的抗拉强度改善，提高了混凝土抗折强度。相反当含气量过大时(＞6.O％)，混凝土内部气体含量增多，气泡在界面区富积，削弱了界面结构的抗拉能力，同时大量的气泡也降低了混凝土的密实性，导致强度有所下降。因此混凝土处在最佳含气量时，可提高抗拉、抗折强度。最佳含气量及其允许误差应根据粗集料最大粒径、有无抗冻性要求、有无抗盐冻性要求采用。。。
　　二、影响混凝土含气量的因素
　　混凝土施工中影响混凝土含气量的因素如下：
　　1、原材料对混凝土含气量的影响是决定性的：
　　⑴其中水泥品种的影响较强，粉煤灰、矿渣、火山灰水泥比普通水泥、硅酸盐水泥含气量小，高碱水泥含气量大；水泥用量增大，含气量增大。如同时掺粉煤灰掺合料时，引气剂掺量需成倍增大，方可达到规定含气量；水泥细度对混凝土含气量也是有影响的。
　　⑵粉煤灰中影响最大的是烧失量，由于（焦）碳的强吸附性，烧失量越大，粉煤灰等级越低，引气剂掺量应越大。矿渣掺合料也明显降低含气量，但没有粉煤灰显著。
　　⑶混合材品种、用量，骨料和类型、最大粒径及级配，水的硬度，与其复合使用的外加剂品种。
　　另外，施工条件方面如搅拌机和类型、状态、搅拌量、搅拌速度、持续时间、振捣方式以及环境温度等。
　　因此应根据这些情况的变化增减引气剂和掺量。在任何情况下，均应采用现场的材料和配合比，与现场环境相同的条件下进行试拌试验。同时应注意由于含气量增大而引起混凝土拌合物体积的增大，设计时应根据混凝土表观密度或含气量来调整配合比，以避免每立方米混凝土中水泥用量不足。
　　三、引气剂混凝土施工应注意以下事项：
　　1、引气剂混凝土的搅拌。冬季日平均气温高于－5℃或极限最低气温高于－10℃施工混凝土的拌合必须采用计算机自动计量的强制式搅拌机拌和。其一盘搅拌的装料量不宜超过额定搅拌容量的85％。因为混凝土拌合物的含气量不是自生的，是在搅拌过程中，通过引气剂这种表面活性剂将空气裹携进拌合物中的。因此，当搅拌机装料量满载时将不能提供足够的裹携气泡空间，则不能引进足够的含气量。掺引气剂混凝土的含气量随搅拌时间的加长，开始1～2min是上升的，至3～5min时增至含气量最大值，再延长搅拌时间，含气量反而会略下降，所以，总拌和时间应选定在含气量最大时，一般控制在3～5min比较适当。在含气量基本不再增大时，应停止搅拌。
　　2、引气剂混凝土的振捣。混凝土的含气量随着振捣时间的延长而降低，并随着振动频率提高或振捣时间的延长而损失增大。因此引气剂混凝土的振捣时间不宜超过20s，对形状复杂或钢筋密布的混凝土结构和构件，由于难以振捣，振捣时间可适当延长，但不宜超过35s，同时要保证混凝土的密实度。既不能过振导致含气量损失过大，又不能欠振造成混凝土不密实，影响混凝土强度。
　　3、当原材料、配合比、搅拌时间、运输距离、气温等条件变化时，应微调引气型外加剂的掺量，保证混凝土含气量基本稳定。伴合物应始终保持良好的工作性和可操作性，以满足规定的密实要求及外观质量。
　　四、混凝土含气量的测定
　　施工完成后混凝土结构含气量的测定。
　　引气剂引入混凝土中的气泡尺寸大致在30～250μm之间，是眼睛不可见的气泡，只有在光学显微镜下放大500倍以才能看到。气泡尺寸、分布、级配可通过混凝土切片用气孔显微镜进行测定.
　　4结论
　　随着近年来我国公路桥梁工程快速发展，对混凝土的性能要求也越来越高，在当前建设项目中，合理的应用高效引气减水剂控制混凝土中的含气量可以改善混凝土物理、力学性能，提高混凝土构造物耐久性，对延长混凝土构造物使用寿命是十分有利的。为了节约国家资源，希望从事本领域的技术人员们对提高混凝土的各项能共同讨论，共同总结。