- 水工混凝土技术
- 黄国兴 陈改新 纪国晋 刘艳霞 王少江编著
- 2080字
- 2021-04-09 19:27:00
4.3 混凝土拌合物含气量
无论是新拌混凝土或硬化混凝土，它们都是一种固体、气体和液体的多相混合物，气体在混凝土中形成许多大小不同的气泡和孔隙。这些气泡和孔隙的构成情况称为孔结构。孔结构对新拌混凝土和硬化混凝土的性能均会带来较大的影响。
4.3.1 含气量对混凝土拌合物性能的影响
混凝土含气量对混凝土拌合物坍落度、泌水率、表观密度均有明显的影响。
在其他条件相同情况下，混凝土坍落度随含气量的增大而增加（见图4.3-1［4-1］）；混凝土泌水率随含气量的增大而减小（见图4.3-2［4-1］）。
图4.3-1 含气量与坍落度关系
图4.3-2 含气量与泌水率关系
另外，含气量对混凝土表观密度的影响见图4.3-3［4-1］。从图可见，混凝土表观密度随含气量的增大而降低。
4.3.2 混凝土拌合物含气量检测
检测混凝土拌合物含气量的目的是选定或检验引气剂掺量，以便控制混凝土拌合物质量，检测混凝土拌合物含气量常用气压式含气量测定仪（见图4.3-4［4-1］），其测试原理是根据气体的波—玛定律设计的，即在一定温度下，固体和液体的体积不随压力变化，而气体的体积与压力成反比。
图4.3-3 含气量与表观密度关系
图4.3-4 气压式含气量测定仪示意图
1—操作阀；2—气箱；3—量钵；4—进气阀；5—气压表；6—排气阀；7—盖
该仪器是按美国ASTM C231标准设计，主要规格如下［4-3］：
（1）混凝土最大骨料粒径不得大于40mm。
（2）最大含气量测定值8%。
（3）混凝土量钵容积7L，内径与高度比为1∶1。
（4）显示仪表：压力值量程0.25MPa、分度值0.005MPa；含气量值量程8%、最小读数0.1%。
气压法是将新拌混凝土试样放入一定容积的容器中，气箱内预先将空气加到一定压力，然后打开排气阀。如果试样中含气量越大，则气箱内压力降低越多，由气压表可直接读出降低后的气压数并求出试样的含气量。
含气量试验方法详见《水工混凝土试验规程》（DL/T 5150或SL 352）。
4.3.3 影响混凝土拌合物含气量的主要因素
混凝土拌合物含气量影响因素较多，主要可分以下四个方面。
4.3.3.1 混凝土原材料与配合比
（1）外加剂。外加剂是影响新拌混凝土含气量最重要的因素。不掺外加剂的混凝土所含的空气主要是拌合时挟入的，含气量较小，一般在0.8%～1.5%左右，气泡较大。当掺用引气剂或引气减水剂后，含气量随外加剂掺量的增加而增加，气泡很微小。图4.3-5［4-1］表示松香热聚物引气剂掺量和含气量的关系曲线。
（2）水泥品种和用量。当采用相同品种和掺量的引气剂时，水泥品种及用量也将影响到新拌混凝土的含气量。一般情况下，采用普通硅酸盐水泥要比矿渣和火山灰质硅酸盐水泥拌制的混凝土含气量大。含气量随水泥用量的增加而降低。
（3）粉煤灰。当在混凝土中掺用粉煤灰时，粉煤灰中的碳微粒，对气泡有较强的吸附作用，因此会使新拌混凝土的含气量明显地降低。为了使新拌混凝土达到预定的含气量，引气剂的掺量需要增加几倍，甚至十几倍。
（4）用水量及水胶比。混凝土中用水量较大或水胶比较大时，新拌混凝土的流动度较大或水泥浆的黏度较小，在外加剂品种和掺量不变时，含气量较大。即新拌混凝土的流动度大，或浆体黏度小，均有利于气泡的形成。
图4.3-5 松香热聚物引气剂掺量和含气量关系
（5）砂石骨料。砂石骨料品种及粒径对新拌混凝土的含气量均有影响。一般情况下，砂子越细，含气量越小。混凝土中骨料的最大粒径越大，则新拌混凝土的含气量也较小。
试验表明，混凝土中引入的气泡多数含在砂浆内。混凝土拌合物的砂浆含气量为9%是最优含气量。当最优含气量以整个混凝土含气量表示时，其数值随骨料的最大粒径增大而减小。美、日等国标准推荐的混凝土含气量指标见表4.3-1［4-3］。
表4.3-1 不同骨料最大公称粒径混凝土的含气量（%）
图4.3-6 原级配混凝土含气量与湿筛混凝土含气量的关系
（6）湿筛
原级配混凝土湿筛会导致混凝土拌合物含气量变化。
日本草木坝20世纪70年代曾对最大骨料粒径为150mm的四级配混凝土进行了通过40mm筛的湿筛混凝土含气量试验，试验结果见图4.3-6［4-3］。湿筛混凝土的含气量与原级配混凝土的含气量比值为1.5，约增大50%。
4.3.3.2 拌合工艺［4-1］
（1）拌合方式。用机械拌合比人工拌合含气量大。在掺用引气剂时，一般均需机械拌合，才能获得预定的引气效果。
（2）拌合时间。新拌混凝土的含气量，随拌合时间的增加而加大。但当拌合时间超过一定限值时，含气量并不继续增加。
（3）拌合机种类与容量。不同种类的拌合机和不同容量的拌合机，均对新拌混凝土的含气量有一定的影响。拌合机容量大，拌合功率强的，新拌混凝土的含气量较大。
4.3.3.3 环境温度
一般情况下，环境温度高，新拌混凝土的含气量小；环境温度低，新拌混凝土的含气量相应增加。试验表明，如以温度20℃时新拌混凝土的相对含气量为100%，则温度为40℃时，相对含气量只有70%；温度为10℃时，相对含气量为140%。因此为了保证新拌混凝土达到一定的含气量，在不同的温度条件下，要注意引气剂掺量的调整。
4.3.3.4 运输和振捣工艺
（1）运输方式。采用吊罐运输时，新拌混凝土的含气量基本不发生变化；采用泵送混凝土，新拌混凝土的含气量会变小，如泵送管道长50m左右，含气量要下降1%左右。
（2）捣实方式。采用手工捣实时，混凝土含气量基本不变；采用振动台捣实时，含气量将下降1%左右；采用高频插入式振捣器振捣时，含气量一般将下降2%左右。捣实时间越长，含气量下降越多。