低氣壓環境對混凝土性能的影響探究

高志敏

青海省交通檢測有限公司，青海 西寧 810001

高原寒冷地區，氣候環境特殊，混凝土結構物的主要破壞形式為凍融破壞。低溫、干燥、大溫差等因素對混凝土性能的影響研究已經較為深入，但低氣壓環境的影響則研究較少，相關機理還不甚清晰。通過研究低氣壓對混凝土微觀結構、宏觀性能的影響，探究低氣壓條件下混凝土性能的劣化機理，從而針對性提出改進措施。

1 低氣壓環境對混凝土含氣量和孔結構的影響

含氣量和孔結構是混凝土比較重要的微細觀指標，對混凝土的抗凍耐久性會產生直接影響。通過添加引氣劑，在混凝土中引入大量穩定的微小氣泡，可以緩沖混凝土發生凍脹時的體積壓力，對減緩或減輕混凝土凍脹破壞具有顯著作用。但低氣壓環境（一般海拔每升高1000m，大氣壓降低約10%）可能會對混凝土中引氣劑的引氣能力及效果產生不利影響［1-2］。

李雪峰等［1］采用低氣壓試驗箱模擬低氣壓環境，研究不同攪拌氣壓下的低氣壓環境對新拌混凝土含氣量和硬化混凝土氣孔結構的影響，發現環境氣壓越低，新拌混凝土的含氣量隨越低，而且初始含氣量越高，含氣量的衰減速率越大；隨著環境氣壓的降低，硬化混凝土的氣孔結構參數也呈劣化趨勢，說明氣壓降低對混凝土產生了多方面的不利影響。李雪峰等［2］研究了不同引氣劑在低氣壓環境中的效果，發現添加不同引氣劑混凝土性能的衰減程度不盡相同，但均呈線性減小的趨勢；建議在低氣壓地區，研究新拌混凝土含氣量與環境氣壓之間的關系，根據區域氣候環境特點，通過試驗確定合適的混凝土引氣劑種類和摻量，推薦皂甙類引氣劑并適當增大引氣劑摻量。

岑國平等［3］分別在陜西西安（海拔490m）和青海玉樹機場（海拔3900m）進行了引氣劑搖泡試驗，發現玉樹地區的氣泡高度相對較小，泡沫持續時間也明顯較低，說明引氣劑的引氣能力降低，氣泡數量少且不穩定，建議在高原地區機場道面混凝土施工中應適當增大引氣劑摻量。Shi Y.等［4］分別研究了湖北和西藏地區大氣壓力對引氣劑和引氣混凝土的影響，結果表明，低氣壓增加了引氣劑溶液的表面張力，降低了其發泡性能；增加了混凝土內部孔隙的直徑，降低了孔隙分布均勻性，從而導致混凝土的凍融破壞；建議通過優選引氣劑種類、適當增加引氣劑用量、優化孔隙結構等方法，保證低氣壓地區混凝土的抗凍耐久性。

朱長華等［5］采用搖泡試驗對北京、格爾木南山口兩地的引氣劑性能進行研究，發現氣泡的最大體積相當，但北京地區引氣劑溶液的氣泡數量較多，氣泡粒徑分布更均勻、更穩定，說明環境氣壓對泡沫的牢固程度有較大影響；通過混凝土拌合物性能試驗，發現格爾木地區新拌混凝土的含氣量遠低于北京，而且引氣劑摻量越大，兩地混凝土含氣量的差距越大。李雪峰［6］研究了低氣壓環境對混凝土各項指標的影響，新拌引氣混凝土含氣量和硬化混凝土氣孔結構參數都隨氣壓降低而劣化；據此建立了混凝土抗凍性與相關性能指標（水灰比、氣泡間距系數及含氣量）的量化關系。

2 低氣壓環境對混凝土宏觀性能的影響

低氣壓環境通過對混凝土含氣量和孔結構等微觀指標產生直接影響，進而影響混凝土的宏觀性能。

柯國炬等［7］研究了海拔條件對引氣劑引氣性能的影響，發現攪拌氣壓降低，引氣劑引氣能力受到削弱，泵送混凝土含氣量降低，可泵性劣化。柯國炬等［8］發現引氣劑能有效的降低混凝土泵送阻力，但低壓條件下，引氣劑的引氣能力大幅降低，混凝土坍落度、擴展度也受到不利影響，可泵性降低。

Huo J.等［9］綜述了低氣壓環境對混凝土內部氣泡數量、結構和宏觀性能（工作性能、力學性能、耐久性）的影響，結果表明，在其他條件不變的情況下，混凝土中的含氣量隨氣壓的降低而線性下降；混凝土性能劣化的主要原因是氣泡特性（氣泡含量、氣泡間距系數、氣泡半徑、氣泡比表面積等）的變化。推薦負載有陽離子低聚物表面活性劑的納米二氧化硅（負電荷）作為新型的引氣劑，用來優化低氣壓環境下混凝土的氣泡特性。

3 結論

（1）綜述了低氣壓環境對混凝土含氣量、孔結構和宏觀性能的影響，認為低氣壓環境對混凝土存在不利影響；

（2）在低氣壓地區，建議采取優化引氣劑結構（類型選擇優化）、改進混凝土配比（適當增大引氣劑摻量、摻配其它材料）、加強施工過程控制（避免過振）等措施來保證混凝土足夠的含氣量、優化氣泡特性和孔結構，從而減輕低氣壓對混凝土力學性能和抗凍性的影響。