引气混凝土抗氯离子渗透性能影响因素分析

在混凝土中使用引气剂改善混凝土孔结构、掺入矿物掺合料是提升混凝土抗氯离子渗透能力的有效方法，有利于提高混凝土结构的寿命。研究不同含气量对不同水胶比、不同掺合料掺量等因素对引气混凝土抗氯离子渗透性能的影响。

1?试验原料

水泥选用唐山泓泰水泥有限公司生产的P·O?42.5水泥。

粉煤灰选用聊城信源集团有限公司生产的Ⅰ级粉煤灰，细度8.3%。矿粉为三河天龙新型建材有限责任公司生产的S?95级矿粉。

细骨料选用河北曲阳县产Ⅱ区中砂，细度模数2.8，含泥量1.3%。

粗骨料选用涞水县产粒径5~20mm碎石，连续级配，含泥量0.2%，泥块含量0.0%。针片状含量3%减水剂为北京市建筑工程研究院有限责任公司生产的AN4000聚羧酸高性能减水剂（标准型），固含量18.2%。

引气剂使用北京市建筑工程研究院有限责任公司生产的AN1引气剂，固含量9.2%。

拌和用水为符合标准的饮用水。

2?试验方法

本试验以GB/T?50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》所规定的电通量法确定混凝土抗氯离子渗透性能。电通量法试验仪器为北京数智意隆有限公司生产的DTL–9T型混凝土氯离子电通量测定仪。

试验配合比依据JGJ?55—2011《普通混凝土配合比设计规程》，新拌混凝土坍落度为140~180mm。配合比设计见表1。

表1?混凝土配合比

3?试验结果与分析

3.1?含气量对混凝土电通量的影响

选择试验配比A–30与C–50的两组配合比调整引气剂掺量（按质量分数计）为0%、0.5%、1.5%时的混凝土含气量，粉煤灰、矿粉掺量均为15%。测定56d养护龄期的混凝土电通量。含气量对电通量的影响见表2。

表2?含气量对电通量的影响

从试验结果看，不同强度等级的两组混凝土电通量均会受到含气量变化的影响，但是影响相对较小。变化规律为，随着含气量的增加，混凝土电通量先降低后增高。

这种现象是由于掺入引气剂会引入大量微小气泡，在含气量适宜时气泡分布均匀且互相连通合并的气泡较少，形成了对氯离子渗透的阻碍屏障，增加了氯离子迁移距离，从而降低了混凝土电通量，而含气量过高会使气泡趋于凝聚，增大气泡间距系数，削弱上述的阻挡作用，表现为硬化混凝土电通量的增大。不仅如此，过高的含气量还会显著降低混凝土的抗压强度，特别是C50以上混凝土降低的幅度更加明显。这说明在含气量1%~10%范围内存在1个最佳含气量使引气混凝土的电通量最低，所以选择适宜的含气量有利于提高混凝土的性能。

3.2?水胶比对混凝土电通量的影响

选用试配编号B–40，调整水胶比，选用36/38/40/42/44共5个水胶比档次水平的混凝土进行对比试验，其中矿粉、粉煤灰的掺量均为15%，引气剂掺量均为0.5%。试验结果如图1所示。

图1?水胶比对电通量的影响

结果表明，随着水胶比的升高，混凝土28d、56d的电通量均呈现出上升趋势，二者具有明显的相关性，而56d的电通量远小于28d龄期。说明水胶比越高，混凝土抗氯离子渗透能力越弱。水胶比增

大，意味着混凝土的密实程度的降低，浆体中水分流失而产生的毛细管道就会更多，这就相当于给氯离子的渗透提供了高速通道。而随着龄期的发展，胶凝材料水化更为充分，填充了内部缝隙，减少了毛细作用，使混凝土整体更加密实，即表现为电通量测试结果的显著降低。

3.3?粉煤灰、矿粉对混凝土电通量的影响

选择试验配比编号B–40为基准配合比，调整粉煤灰、矿粉掺量，测定56d的电通量，获取粉煤灰、矿粉对引气混凝土氯离子电通量的影响规律。试验结果如图2~图3所示。

图2?单掺矿粉、单掺粉煤灰对混凝土电通量的影响

图3?矿粉、粉煤灰1∶1双掺对混凝土电通量的影响

由图2可知，不论是单掺矿粉还是单掺粉煤灰，随着掺量升高，56d的氯离子电通量测定值均会呈现下降的趋势。当掺量在30%以下时，粉煤灰的抗氯离子侵蚀作用要优于矿粉，而随着掺量继续升高，单掺粉煤灰的电通量变化趋近于平缓，这时单掺矿粉效果更好。

当矿粉与粉煤灰1∶1双掺时，随着掺量的提高，混凝土抗氯离子渗透性能也能很大程度地提高，在掺量达到40%时电通量测定值可达到689C。复合掺量大于30%后，抗氯离子渗透效果好于单掺矿粉和粉煤灰的任何一种。

因为水泥、粉煤灰、矿渣粉三者的物理化学性能有着明显差异，复掺矿物掺合料对于级配连续性有利，进而提高混凝土整体密实度。矿物掺合料也可以进行二次水化反应，和水泥水化产物Ca(OH) ₂ 生成水化硅酸钙凝胶，改善了界面属性。另有许多研究得出矿物掺合料随着龄期发展，可以改善混凝土孔结构，减少有害大孔，增加微孔，从而提升混凝土抗渗性。

4?结论 

（1）调整引气剂掺量改变混凝土含气量对引气混凝土氯离子渗透性能有一定影响。含气量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响主要来源于对混凝土内部气泡分布和微小孔隙连通性的改变。含气量存在1个最佳范围，当含气量适宜时，气泡个数多，直径小、分布均匀能够有效切断微小孔道的互联互通，阻碍氯离子的渗透。当含气量超出最佳范围时，气泡趋向于合并，形成较大尺寸的大气泡，削弱阻挡作用。（2）引气混凝土水胶比降低，会使电通量升高。选用更低的水胶比是提升混凝土抗氯离子渗透性能的有效手段。（3）从电通量的降低效果来看，在引气混凝土中掺入矿粉、粉煤灰是提高混凝土抗氯离子渗透性能最有效的手段。单掺时，掺量低于20%时，粉煤灰对电通量的降低效应明显强于矿粉，掺量在30%时二者作用接近，掺量大于30%矿粉效果更为明显。相同比例双掺时，总掺量低于20%时，影响效果与单掺粉煤灰基本持平，大于30%后其作用明显优于单掺粉煤灰或矿粉。