不同品種引氣劑對東北地區水工混凝土性能影響的差異試驗

張曉磊

(子澄建設工程有限公司，遼寧 沈陽 110000)

隨著混凝土的耐久性被日益重視，引氣劑的研究應用成為外加劑領域的一個熱點[1]。水工混凝土都經常或周期性地受環境水的作用，在水工混凝土中摻入引氣劑提高混凝土抗凍、抗滲、抗碳化等耐久性具有不可替代的作用[2]。摻引氣劑是提高混凝土抗凍性的主要措施，在水利工程中有抗凍要求的混凝土必須摻加引氣劑[3]。在東北方地區為了更好的提高混凝土的抗凍性都需要摻入引氣型外加劑，其中外加劑主成分之一為引氣劑[4]。引氣劑在當前類型較多[5- 15]，具有參差不齊的性能指標，為了更好的在東北地區水利工程施工混凝土澆筑時應用引氣劑，提高水工混凝土的耐久性，確定東北地區水工混凝土適用較好的引氣劑，本文結合試驗方式對常用的6種引氣劑進行水工混凝土性能指標影響差異試驗。研究成果對于東北地區水工混凝土耐久性提升具有重要參考價值。

1 引氣劑的品種及選擇

1.1 松香皂及松香類

在一定比例和加熱條件下將松香與苯酚、硫酸和氫氧化鈉進行合成。松香酸鈉、改性松香熱聚物、松香酸鹽等是目前國內水工混凝土應用較多的引氣劑。

1.2 烷基苯磺酸鹽類

原料主要為廉價的石油化學工業制品和丙烯四聚體聚合合成后，再與苯反應生成十二烷基的復雜混合物。主要有：十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉等，我們研究選用的是十二烷基硫酸鈉。

1.3 皂角苷類

主要采用三萜皂甙與少量改性化學物質聚合產生皂角苷類引氣劑產品。在水和乙醇中溶解萜皂甙，三萜皂甙成份從植物原料中溶出，從殘渣中進行濃縮和分離后形成。其具有結構較好和較小半徑的氣泡，因此具有較好的抗凍性能和相對較小的降低強度。

1.4 木質素鹽類

木質素鹽類是造紙工業的副產品，該產品具有減水劑和引氣作用。主要有：木質素磺酸鈉、木質素磺酸鈣等，我們研究選用的是木質素磺酸鈉。

1.5 聚醚多元醇類

該類引氣劑主要與聚羧酸高性能減水劑進行復配應用。

2 試驗方法和內容

參照GB 8076—2008《混凝土外加劑》對水工混凝土的配比和試驗方法進行設定。拌合物性能主要包括減水率、含氣量及含氣量1h經時變化量，硬化混凝土包括抗壓強度比、耐久性相對次數為200次；具有含氣量相同抗凍性能的混凝土總摻入各類引氣劑。

3 引氣劑影響試驗結果及分析

3.1 松香皂及松香類性能影響試驗結果

采用上述試驗方法，對改性松香熱聚物引氣劑的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結果見表1。

由表1可知，隨著摻量的增加減水率和含氣量不斷增加；當摻量為0.020%時，減水率為6%以及摻量和含氣量分別為0.012%和3.3%時達到標準要求，1h含氣量波動范圍在-0.7%～-0.9%之間。水工混凝土抗壓強度比隨著含氣量的增加而逐步減小；抗壓強度比當混凝土含氣量低于3%時有所增加；含氣量當在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在2%～3%之間；當在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在4%～6%之間。抗凍性能隨著水工混凝土含氣量遞增呈現先提高再減小的變化特征；動彈性模量最高值達到92%時含氣量和摻量分別為5.6%和0.020%。

3.2 烷基苯磺酸鹽類性能影響試驗結果

采用上述試驗方法，對十二烷基磺酸鈉引氣劑的的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結果見表2。

由表2可知，隨著摻量的增加減水率基本為0，當摻量為0.010%時，減水率也只有1%；隨著摻量的增加含氣量不斷增加，標準值為為摻量分別為0.002%和3.3%時，1h含氣量波動范圍為-1.0%～-1.5%。抗壓強度比隨著混凝土含量增加而有所減小；抗壓強度比當混凝土含量低于3%時有所遞增；含氣量當在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在2%～3%之間；當在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在5%～6%之間。抗凍性能隨著水工混凝土含氣量遞增呈現先提高再減小的變化特征；動彈性模量最高值達到82%時含氣量和摻量分別為5.8%和0.006%。

3.3 皂角苷類性能影響試驗結果

采用上述試驗方法，對十二烷基磺酸鈉引氣劑的的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結果見表3。

2.1 德陽地區學齡前兒童缺鐵性貧血的患病現狀 1 452例受檢兒童共檢出兒童缺鐵性貧血患兒120例，患病率為8.26%，其中6～12個月的患病率為13.76%(52/378)，1～3歲的患病率為7.90%(47/595)，4～6歲的患病率為4.38%(21/479)，3組比較，差異有統計學意義(χ2=8.95，P<0.05)。6～12個月的幼兒是兒童缺鐵性貧血的主要人群。

表1 改性松香熱聚物性能試驗結果 單位：%

表2 十二烷基磺酸鈉性能試驗結果 單位：%

表3 三萜皂苷性能試驗結果 單位：%

由表3可知，隨著摻量的增加減水率和含氣量不斷增加；當摻量為0.016%時，減水率為6%達到標準要求，含氣量為3.4%達到標準要求，含氣量1h經時變化量為-0.3%～-0.6%。抗壓強度比隨著混凝土含量增加而有所減小；抗壓強度比當混凝土含量低于3%時有所遞增；含氣量當在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在1%～2%之間；當在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在4%～5%之間。抗凍性能隨著水工混凝土含氣量遞增呈現先提高再減小的變化特征；動彈性模量最高值達到95%時含氣量和摻量分別為6.2%和0.024%。

3.4 木質素鹽類性能影響試驗結果

采用上述試驗方法，對木質素磺酸鈉引氣劑的的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結果見表4。

由表4可知，隨著摻量的增加減水率、含氣量和凝結時間差不斷增加，含氣量1h經時變化量為-1.3%～-1.7%。隨著摻量的增加抗壓強度比和抗凍性先增加后降低，當摻量達到0.6%凝結時間差急劇增加，抗壓強度比急劇降低。該類外加劑一般歸納為普通減水劑，達到一定摻量有較強的緩凝效果，在摻量不大于0.4%，抗壓強度比都有明顯提高。

3.5 聚醚多元醇類性能影響試驗結果

采用上述試驗方法，對聚醚多元醇類引氣劑的水工混凝土性能影響差異進行試驗，試驗結果見表5。

由表5可知，隨著摻量的增加減水率不斷增加，但都小于標準要求；含氣量隨著摻量的增加而逐漸增加，標準值為摻量分別為0.016%和3.3%時，1h含氣量波動范圍在-0.9%～-1.3%之間。水工混凝土抗壓強度比隨著含氣量的增加而逐步減小；抗壓強度比當混凝土含氣量低于3%時有所增加；含氣量在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在2%～3%之間；當在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在5%～6%之間。抗凍性能隨著水工混凝土含氣量遞增呈現先提高再減小的變化特征；動彈性模量最高值達到90%時含氣量和摻量分別為5.4%和0.010%。

表4 木質素磺酸鈉性能試驗結果

表5 聚醚多元醇類性能試驗結果 單位：%

4 不同引氣劑抗凍對比試驗

各引氣劑在混凝土中相同含氣量的抗凍性能試驗結果見表6。

表6 各引氣劑在混凝土相同含氣量試驗結果 單位：%

5 結語

(1)十二烷基苯磺酸鈉在引氣劑適用合理范圍內減水率為0，其次是聚醚多元醇類，其他引氣劑品種減水率可達到標準要求當具有一定摻量條件下。

(2)各引氣劑在相同含氣量下滲量從高到低依次為：木質素磺酸鈉>三萜皂苷>改性松香熱聚物>聚醚多元醇類>十二烷基磺酸鈉，1h經時含氣量變化量從低到高依次為：三萜皂苷<改性松香熱聚物<聚醚多元醇類<十二烷基磺酸鈉<木質素磺酸鈉。

(3)各品種引氣劑抗壓強度除木質素磺酸鈉外在含氣量小于3%均有所增加；含氣量在3%～5%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在1%～3%之間；當在5%～8%之間時，抗壓強度比隨著每提高1%含氣量減小幅度在4%～6%之間。

(4)混凝土抗凍性在相同含氣量條件下各引氣劑由高到低依次為：三萜皂苷>改性松香熱聚物>聚醚多元醇類>十二烷基磺酸鈉>木質素磺酸鈉。

總體而言，在選用引氣劑品種時，首先應選擇抗凍性最優的、含氣量1h經時變化量的引氣劑，并與減水劑復配使用可以補充引氣劑對抗壓強度損失；由此可見，三萜皂苷為引氣劑最優選擇。