適應(yīng)高性能商品混凝土發(fā)展的需要，引氣劑的使用順應(yīng)商品混凝土技術(shù)發(fā)展的趨勢。因此引氣劑的開發(fā)、推廣和應(yīng)用意義深遠(yuǎn)，應(yīng)是今后發(fā)展高性能商品混凝土的必備外加劑。

四十年代開始應(yīng)用于商品混凝土抗凍工程中。引氣劑在商品混凝土引氣劑對混凝土干縮和徐變的影響的主要內(nèi)容是1.引氣劑的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀商品混凝土引氣劑是最古老的外加劑之一。

1.引氣劑的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

四十年代開始應(yīng)用于商品混凝土抗凍工程中。引氣劑在商品混凝土中的應(yīng)用在國外已得到許多國家的公認(rèn)。國外，商品混凝土引氣劑是最古老的外加劑之一。尤其是日本，幾乎大部分商品混凝土，包括高強(qiáng)高性能商品混凝土（HPC都要摻用引氣劑、引起減水劑，而將不用引氣劑或只摻用其他外加劑的商品混凝土定為特殊商品混凝土。日本規(guī)范中規(guī)定，砼中必須摻入引氣劑(AE劑)或引氣減水劑(AE減水劑)美國北部地區(qū)和加拿大所有露天使用的商品混凝土規(guī)定要摻用引氣劑，主要是考慮改善商品混凝土耐久性。國五十年代開始開發(fā)引氣劑，用于提高水工商品混凝土的抗凍性。目前，國只有在水工和港工商品混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程中有明確的摻引氣劑要求。然而，隨著商品混凝土技術(shù)發(fā)展的需要，特別是引進(jìn)國外施工設(shè)備和國外工程公司進(jìn)入我國施工市場，引氣劑也開始在其它場合使用。例如，上海高層建筑物有泵送要求的商品混凝土中，廣泛使用了引氣劑。秦山核電站二期工程中，外方也要求在商品混凝土中必須摻引氣劑。國黃士元教授也一再撰寫論文呼吁引氣劑的使用，這說明引氣劑確是改善砼耐久性的優(yōu)良外加劑。

摻引氣劑的商品混凝土僅占商品混凝土總量的百分之幾。究其原因，引氣劑在國的商品混凝土工程中使用并不普遍。除了擔(dān)心引氣劑降低商品混凝土的強(qiáng)度外，缺少更多性能優(yōu)異、價(jià)格適宜的引氣劑可供選擇及由于引氣劑使用不當(dāng)致使效果不顯著，對提高商品混凝土的抗?jié)B性、耐久性重視不足，也是主要因素。

2.作用機(jī)理

水-氣界面上，引氣劑大部分是陰離子表面活性劑。憎水基向空氣一面定向吸附，水泥-水界面上，水泥或其水化粒子與親水基相吸附，憎水基背離水泥及其水化粒子，形成憎水化吸附層，并力圖靠近空氣表面，由于這種粒子向空氣表面靠近和引氣劑分子在空氣—水界面上的吸附作用，顯著降低水的表面張力，使商品混凝土在拌和過程中產(chǎn)生大量的微氣泡，

所以相互排斥并能均勻分布；另一方面，這些氣泡有帶相同電荷的定向吸附層。許多陰離子

吸附在氣泡膜上，引氣劑在含鈣量高的水泥水溶液中有鈣鹽沉淀。能有效地防止氣泡破滅，引入的細(xì)小均勻的氣泡能在一定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定存在引氣劑主要作用首先是引入氣泡，其次是分散和潤濕作用。引氣劑最早是作為提高商品混凝土抗?jié)B性、抗凍性、抗鹽凍剝蝕性而使用的一種外加劑。其主要原理是引氣劑引入的小氣泡切斷毛細(xì)管的通路，降低毛細(xì)管作用，從而提高商品混凝土的抗?jié)B性。這些微氣孔在冰凍過程中能釋放毛細(xì)管內(nèi)的冰晶膨脹壓力，從而避免生成破壞壓力，減少和防止凍融的破壞作用，提高商品混凝土的抗凍性。

3.引氣劑對商品混凝土性能的影響

3.1引氣劑對新拌商品混凝土性能的影響

引氣劑能顯著改變新拌商品混凝土的性能。

這些球狀氣泡如滾珠一樣使商品混凝土和易性得到較大程度的改善。由于氣泡增加了漿體體積和對拌和料的潤滑作用，引氣劑由于在商品混凝土中引入大量微小且獨(dú)立的氣泡。以及增加了漿體的粘度和屈服應(yīng)力，因此引氣商品混凝土的工作性、塑性和內(nèi)聚性得到顯著提高，明顯比非引氣商品混凝土的好。引氣劑所引入的微細(xì)泡宛如微細(xì)集料，對級(jí)配不良，尤其是細(xì)顆粒缺少的細(xì)集料有補(bǔ)償作用，可以使商品混凝土顯得砂漿富余；這些微小氣泡結(jié)和支撐著水泥顆粒，填塞了水泥顆粒間的空隙，從而阻或減少了水泥和集料顆粒周圍的水流，減少商品混凝土的泌水、沉降和離析。同時(shí)，由于這些氣泡的撥開”或“分散”作用，極大地增加了水泥或細(xì)集料的自由(非凝聚)表面積，增強(qiáng)拌和物的粘性和工作性。

引氣可以提高商品混凝土的流動(dòng)性，原材料比例不變的條件下。而在相同塌落度下，摻有引氣劑的商品混凝土，其漿體和易性、流動(dòng)性、塑性、澆注性、搗實(shí)性等非測量指標(biāo)是不摻引氣劑的商品混凝土漿體所不能比擬的引氣可以降低拌和用水量。另外，引氣還可降低新拌商品混凝土的坍落度損失。

商品混凝土的可泵性能顯得愈來愈重要。實(shí)際上，隨著施工技術(shù)和高層建筑的發(fā)展需要。可泵性是商品混凝土工作性良好的一種特殊表現(xiàn)形式，由于引氣增加了商品混凝土的內(nèi)聚性和物料間的潤滑作用，降低了脹流，使泵送時(shí)不會(huì)過度離析和泌水，因此引氣可提高新拌商品混凝土的可泵性能。但是泵送商品混凝土的含氣量也不宜太高，因?yàn)檫^大的含氣量造成的空氣可壓縮性提高足產(chǎn)生不飽和狀態(tài)，增加泵送時(shí)的泵壓損失和降低商品混凝土的泵送效率。這類商品混凝土的含氣量一般以小于6%為好。正是由于上述這些原因，導(dǎo)致泵送商品混凝土和大體積商品混凝土工程，以及道路和其它土木建筑工程廣泛采用引氣商品混凝土，即使是沒有抗凍或抗除冰鹽要求的環(huán)境中也是如此。貧商品混凝土和干硬性商品混凝土或碾壓商品混凝土，以及輕骨料商品混凝土中，引氣可以最大地改善其性能和最大地發(fā)揮引氣劑的這些好外。

還與商品混凝土的壓力泌水量有關(guān)，商品混凝土的可泵性不僅與坍落度有關(guān)。同樣的條件下，減少了泌水也就意味著提高了商品混凝土的可泵性。因此，國外及我國的上海幾乎所有的泵送劑均含有引氣成分。

3.2引氣劑對硬化商品混凝土性能的影響

3.2.1引氣劑對強(qiáng)度的影響

特別是當(dāng)含量很大時(shí)(>4%降低更明顯，引氣將使商品混凝土的強(qiáng)度降低。這是引氣劑的最大缺點(diǎn)，也是制約引氣劑在國大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要原因，因?yàn)樵趪�許多商品混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中都是以強(qiáng)度作為指標(biāo)。長期以來一直認(rèn)為摻引氣劑就一定降低商品混凝土強(qiáng)度的觀點(diǎn)是不全面的

也與引入空氣泡的結(jié)構(gòu)和孔徑等有關(guān)。某種意義上，1商品混凝土強(qiáng)度不僅與商品混凝土中空氣引入量有關(guān)�？椎慕Y(jié)構(gòu)和孔徑比孔隙率對商品混凝土宏觀性能的影響更重要。不同孔徑的氣孔對商品混凝土性能的影響并不是一致的國外一些學(xué)者認(rèn)為，孔徑50nm以下的孔屬于無害孔。不同品種的引氣劑對商品混凝土孔結(jié)構(gòu)形成的影響是不同的因而對商品混凝土強(qiáng)度、滲透性等的影響也是不同的不能一概而論。

一般可減少商品混凝土用水量的8%10%從而可補(bǔ)償因氣孔率增加而引起的強(qiáng)度下降。2使用性能優(yōu)異的引氣劑。

從而使商品混凝土的界面特性得以提高。高水膠比的普通商品混凝土中，3引氣劑的應(yīng)用改善了商品混凝土的和易性、工作性、極大地減少了商品混凝土的泌水、離析。界面特性對商品混凝土抗壓強(qiáng)度的影響較少，但界面特性對C70以上的高強(qiáng)商品混凝土抗壓強(qiáng)度的影響就較大，所以在低水膠比的高強(qiáng)商品混凝土中摻入適量的引氣劑改善界面特性，往往使商品混凝土由于界面缺陷引起的強(qiáng)度，特別是抗折強(qiáng)度的損失得以補(bǔ)償。交通部公路研究所在對道路商品混凝土研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，一定條件下，引氣反而可以提高商品混凝土的抗折強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度。引氣引起的商品混凝土抗折強(qiáng)度降低率遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度的降低率，即引氣可以提高商品混凝土的抗壓比或者說韌性。這一點(diǎn)對道路工程特別重要和有實(shí)用意義。

或者在高效減水劑中復(fù)合適量的引氣劑，4商品混凝土拌和物中單獨(dú)摻加引氣劑是極少的通常引氣劑和高效減水劑同時(shí)使用。這樣因減水劑的高減水率而提高的商品混凝土強(qiáng)度，完全可補(bǔ)償因使用引氣劑使商品混凝土孔隙率增加而導(dǎo)致的強(qiáng)度損失。

對于貧商品混凝土和干硬性商品混凝土或碾壓商品混凝土，5有許多研究資料表明。以及輕骨料商品混凝土，適量引氣不但不降低強(qiáng)度，反而增加強(qiáng)度，這主要與引氣可提高商品混凝土的漿體體積、工作性、塑性和內(nèi)聚性有關(guān)。

3.2.2引氣劑對商品混凝土耐久性的影響

3.2.2.1抗凍性

摻引氣劑的主要作用是提高商品混凝土的抗凍耐久性。目前，眾所周知。引氣劑作為提高商品混凝土抗凍性的最主要技術(shù)措施已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐中(如水工和港工等商品混凝土工程)其效果也得到認(rèn)可。

對商品混凝土性能有很不利的影響。然而，一般非引氣商品混凝土的含氣量都小于1.8%且這部分氣泡多為截留大氣泡。引氣劑產(chǎn)生的氣泡多為均勻的微小氣泡，對商品混凝土性能有許多有利的作用，與截留大氣泡相比有很大的不同。

隨著含氣量的增加，普通商品混凝土引進(jìn)的最佳含氣量為3%6%砂漿為9%10%以上的控制范圍內(nèi)。商品混凝土的抗凍性能逐漸提高，最大可提高幾十倍。由于引氣劑在砼中能引入很多均勻分布的微小氣泡，徹底改變了原來僅有1.8%含氣量的砼中內(nèi)部結(jié)構(gòu)。引氣劑在砼中引入的各級(jí)配氣泡，對砼中的各類材料具有抑制沉降泌水與防止砼材料不均勻配置的作用，從而防止了空白商品混凝土中大氣泡對砼抗凍性不利局面的發(fā)生。試驗(yàn)表明引入2.2%含氣量，使砼的總含氣量達(dá)到4%時(shí)，砼的耐久性指數(shù)DF可達(dá)到120%而原來僅含1.8%含氣量的砼耐久性指數(shù)僅為15%

并非含氣量越大越好，然而。含氣量超過一定限值后，商品混凝土抗凍性能反而會(huì)降低，如引氣量增加1%商品混凝土強(qiáng)度下降3%5%

3.2.2.2抗鹽凍性

冬季常撒除冰鹽(主要為NaCl以清除路面冰雪。鹽和凍結(jié)的共同作用下，現(xiàn)在許多商品混凝土高等級(jí)公路和城市道路。商品混凝土的破壞特別嚴(yán)重。商品混凝土鹽凍剝蝕破壞是指在除冰鹽存在條件下，商品混凝土因受凍產(chǎn)生的一種特殊破壞形式，主要表現(xiàn)為表面嚴(yán)重剝蝕，骨料暴露。迄今不止，已在北京、天津等城市立交橋，以及黑龍江等東北地區(qū)高等級(jí)商品混凝土路面上發(fā)現(xiàn)了多起嚴(yán)重的鹽凍剝蝕破壞實(shí)例。這些破壞實(shí)例的最主要原因是商品混凝土中沒有采取防治鹽凍破壞的技術(shù)措施，如摻引氣劑。由于鹽凍剝蝕破壞本質(zhì)上也是因水結(jié)冰膨脹而破壞，因此引氣劑同樣對改善商品混凝土抗鹽凍性能有非常好的效果。

從第一年的10月開始到第二年3月約需灑23次的除冰鹽，北方道路由于冬季下雪之故。才能保證道路路面積雪的清除，然而在鹽和冰凍的共同作用下，砼的破壞尤為嚴(yán)重。砼的鹽凍剝蝕破壞是指在除冰鹽的存在條件下，砼因受凍產(chǎn)生的一種特殊破壞形式，主要表現(xiàn)為表面剝蝕、骨料暴露、將砼表層的一層水泥砂漿殼體層全部剝蝕掉。摻入引氣劑可有效地阻止商品混凝土向上的泌水過程，引入眾多微小氣泡而防止冰鹽的剝蝕破壞。

3.2.2.3抗?jié)B性

砼中引入4%含氣量，黃士元教授研究表明。可使砼的抗?jié)B性提高的約15%以上，原因是引氣劑改變了砼的孔結(jié)構(gòu)體系，封閉了許多毛細(xì)孔通道，同時(shí)在水泥顆粒表面上形成憎水膜，從而降低了毛細(xì)管的抽吸作用。

多余下來用以緩物理膨脹—有機(jī)鹽結(jié)晶體或礦物結(jié)晶體；或化學(xué)膨脹—骨料反應(yīng)或硫酸鹽反應(yīng)造成的破壞，許多引入封閉式小孔不能被水全部填充。從而改善抗?jié)B性能。

許多拌和水在水泥石中形成相互通連而無規(guī)則的毛細(xì)孔通道，水灰比是影響滲透性能的主要因素。水灰比越大包圍水泥顆粒的防水層越厚。增加商品混凝土的透水性，摻加引氣劑及高效減水劑的商品混凝土水灰比都在0.5以下，甚至可達(dá)0.3以下，商品混凝土中孔隙率的改變，加之引氣劑產(chǎn)生的細(xì)小均勻獨(dú)立而不相通的氣泡，有效地隔斷了商品混凝土中的毛細(xì)孔通道，防止水分滲透。采用多種方法測試表明，摻用引氣劑的商品混凝土抗?jié)B標(biāo)號(hào)可達(dá)S12以上，即在2MPa以上水壓下也不會(huì)透水。工程實(shí)踐證明，以引氣劑及減水劑配制的商品混凝土無需再采用其它防水措施，即可達(dá)到防水抗?jié)B目的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

3.2.2.4冬季施工商品混凝土

如早期遭受凍結(jié)，商品混凝土在成型和凝結(jié)后。商品混凝土中的未水化水受凍膨脹，破壞了商品混凝土內(nèi)部的凝聚結(jié)構(gòu)，從而形成硬化商品混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)損傷，這是商品混凝土冬施中最易發(fā)生的質(zhì)量事故，為了保證商品混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)不因早期凍結(jié)引起破壞，受凍前必須達(dá)到最小強(qiáng)度，也稱為臨界強(qiáng)度。目前，商品混凝土早期受凍引起的破壞程度一般都用抗壓強(qiáng)度損失來表示，試驗(yàn)室中用早期受了凍結(jié)的標(biāo)養(yǎng)28天強(qiáng)度與未受凍的標(biāo)養(yǎng)8天強(qiáng)度作比較，國內(nèi)外許多試驗(yàn)資料表明，臨界強(qiáng)度在3.57.0MPa為了保證商品混凝土的質(zhì)量，受凍前的強(qiáng)度必須高于臨界強(qiáng)度。

國內(nèi)有不少文章建議在冬施使用防凍劑時(shí)復(fù)合引氣劑，近年來。認(rèn)為引氣劑能減少商品混凝土早期受凍的凍脹力。摻引氣劑商品混凝土早期受凍的強(qiáng)度損失比不摻引氣劑的普通商品混凝土減少，臨界強(qiáng)度也可減少至24MPa引氣商品混凝土抵抗早期受凍融循環(huán)的能力提高尤為顯著。

冬施商品混凝土中摻加引氣劑，由此可見。既能提高結(jié)構(gòu)物的耐久性，又能提高商品混凝土抵抗早期受凍的能力，降低臨界強(qiáng)度，提高冬施安全度�？紤]到摻防凍鹽對商品混凝土抗凍性的不利影響，須提倡在冬施中摻加引氣劑，甚至應(yīng)該在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，冬施中必須摻加引氣劑。

3.2.2.5抗侵蝕性能

可以明顯提高商品混凝土的密實(shí)性，提高商品混凝土的抗侵蝕能力關(guān)鍵在于提高商品混凝土密實(shí)性及抗?jié)B性能。商品混凝土摻加高效減水劑后。再摻加適量的引氣劑，引入微氣泡，可提高商品混凝土的抗?jié)B能力，因此具有較好的抗侵蝕性能。

3.2.2.6抗碳化性能

摻引氣劑及減水劑的商品混凝土孔隙率小，試驗(yàn)資料表明。商品混凝土密實(shí)，加之微小氣泡，可使商品混凝土碳化速度降低，提高了商品混凝土的抗碳化性能，減少了鋼筋銹蝕危害。

3.2.3引氣劑對商品混凝土干縮和徐變的影響

但引氣劑的減水作用又可以使干縮下降，空氣含量的增加會(huì)使商品混凝土的干縮值有所增大。因而當(dāng)商品混凝土的強(qiáng)度、和易性相同時(shí)，一定范圍內(nèi)引氣不會(huì)對商品混凝土的徐變產(chǎn)生影響。

4引氣劑應(yīng)用中存在問題及解決方法

即摻用引氣劑會(huì)降低商品混凝土強(qiáng)度及增加引氣量會(huì)影響商品混凝土的體積穩(wěn)定性，影響引氣劑推廣應(yīng)用的原因主要是許多工程技術(shù)人員中還存在一種陳舊觀念。高強(qiáng)商品混凝土中更不敢摻用引氣劑，這些觀念是很不全面的高效減水劑同摻適當(dāng)?shù)囊龤鈩�，完全可以配�?/span>C70甚至更高標(biāo)號(hào)的HPC所配制商品混凝土的主要技術(shù)性能可超越單一摻用高效減水劑的商品混凝土。

除了要改變對引氣劑的舊觀念外，引氣劑的推廣過程中。就是要開發(fā)出高質(zhì)量的引氣劑。一種優(yōu)良的引氣劑，首先本身必須具備良好的發(fā)泡能力和穩(wěn)定性能，同時(shí)具有良好的氣泡結(jié)構(gòu)和小的強(qiáng)度損失率；其次要具有強(qiáng)的適應(yīng)性能，如能適應(yīng)不同的水泥品種和攪拌施工方式、溫度環(huán)境等；第三，與其它外加劑具有強(qiáng)的復(fù)合性能；最后，要使用方便和安全，價(jià)格也合理。

新型高性能引氣劑的研制開發(fā)是擺在面前的重要課題。此外，因此。隨著商品混凝土技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，集優(yōu)異的工作性、力學(xué)性能和耐久性能于一體的高性能商品混凝土已成為商品混凝土技術(shù)的主要方向，如何將引氣劑的應(yīng)用拓展到高性能商品混凝土領(lǐng)域，使其在改善商品混凝土耐久性和工作性的同時(shí)，不致于對其強(qiáng)度造成很大程度的負(fù)效應(yīng)，也是新型高性能引氣劑的研制開發(fā)所應(yīng)關(guān)注的主要問題。

5引氣劑與高性能商品混凝土技術(shù)

目前不同學(xué)派對其概念有著不同的定義，高性能商品混凝土（HPC技術(shù)是近年來發(fā)展的一項(xiàng)商品混凝土技術(shù)。這主要是強(qiáng)度方面的爭論。但是一致認(rèn)為高性能商品混凝土必須體現(xiàn)“高性能”即必須具備好的工作性和優(yōu)良的耐久性，至于強(qiáng)度，雖也要求高強(qiáng)但并不僅限于高強(qiáng)或過分追求高強(qiáng)。

摻加引氣劑的商品混凝土，耐久性和工作性在高性能商品混凝土中具有十分重要的地位。通過上面的介紹分析可以看出。其工作性能得到明顯的改善，減少商品混凝土的泌.水、分層和離析，提高商品混凝土的流動(dòng)性和可泵性；同時(shí)硬化體的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)都得到明顯的改善，提高了商品混凝土耐久性。商品混凝土性能的提高，使得商品混凝土本身高性能化，具有普通商品混凝土不可比擬的優(yōu)勢。引氣劑的使用適應(yīng)當(dāng)前和以后商品混凝土高性能化的要求，因此，認(rèn)為引氣劑在高性能商品混凝土的推廣應(yīng)用過程中應(yīng)該發(fā)揮相當(dāng)重要的作用，高性能商品混凝土應(yīng)該加入引氣劑來提高商品混凝土性能。

6總結(jié)

減少拌和物的離析和泌水，6.1商品混凝土工程中使用一定量的引氣劑對提高新拌商品混凝土的流動(dòng)性、和易性、可泵性。提高商品混凝土的均勻性、耐久性(抗?jié)B性、抗凍性等)都是十分有益的

可顯著提高塑性商品混凝土和硬化商品混凝土的各項(xiàng)性能，

6.2商品商品混凝土中使用性能優(yōu)異的引氣劑。而且還可以降低外加劑和商品混凝土的成本。

6.3優(yōu)良引氣劑的研究和應(yīng)用是國商品混凝土及其外加劑發(fā)展的需要和必然。

6.4引氣劑的使用順應(yīng)商品混凝土技術(shù)發(fā)展的趨勢。因此引氣劑的開發(fā)、推廣和應(yīng)用意義深遠(yuǎn)，應(yīng)是今后發(fā)展高性能商品混凝土的必備外加劑。