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混凝土是由水泥、集料、水和各种外加剂、掺合料按一定比例配合、拌制成的拌和物,经一定时间硬化而成的人造石材。混凝土的组成可以分为两个主要部分:粗集料和砂浆,粗集料粒径的大小对含气量几乎没有直接的影响,混凝土中的气泡主要分布于砂浆之中,并通过砂浆的性能进而影响混凝土的各种性能。
由于气泡作为混凝土中必不可少的一部分,含量的多少以及形态分布对混凝土性能影响较大,而在工程实际中也可通过改变含气量来改善混凝土的性能,因此,混凝土中含气量的测定对工程设计施工具有重要指导意义。
混凝土中空隙形成途径
混凝土在生产搅拌时会带入空气,再加上减水剂、引气剂等混凝土外加剂的应用,使得新拌混凝土中引入大量的微小气泡。虽然这些气泡在混凝土搅拌和振实过程中会逸出一部分,但仍然会有一些遗留在混凝土中,形成硬化混凝土中的空隙。
含气量对混凝土性能的影响
01
含气量对混凝土和易性的影响
当混凝土中含有大量均匀分布、相互独立的类球形微小气泡时,它们在混凝土中能起到滚珠的作用,使混凝土拌和物的和易性得到一定的提高,直观表现为混凝土坍落度的变化。当配合比不变时,提高含气量使坍落度增大,在正常引气量下,坍落度可增加2~5cm。而这些增加的气泡使得混凝土的内聚力和均匀性都增加,气泡粘结着固体颗粒可以减小其下沉的趋势,同时也减小水的流动进而改善混凝土的离析和泌水。
02
含气量对混凝土泌水率的影响
含气量对新拌混凝土的泌水率有显著影响。因为气泡主要由水分包裹形成,如果气泡能稳定存在,尺寸足够小、数量足够多,则有相当多量的水分被固定,可泌的水分大大减少,使泌水率显著降低。同时,气泡犹如一个塞子,可以阻断泌水通道,使自由水分不能泌出。即使不能完全阻断通道,也使通道有效面积显著降低,导致泌水量减少。含气量对泌水率的影响非常重要,当然必须使用优质引气剂,混凝土中的气泡才能稳定存在,而且气泡足够细小。
03
含气量对混凝土力学性能的影响
混凝土作为建筑材料,其强度应首先满足设计规范的规定。混凝土中含气量增大,使水泥浆体的孔隙率增加,因此使抗压强度降低。混凝土抗压强度的降低不仅与增加的含气量有关,也与引人空气泡的孔结构有关;平均孔径越小,强度的降低率越小。因此即使相同的含气量,不同质量的引气剂引起的强度降低也不同。含气量对抗压强度的影响可大致为:增加1%的含气量强度损失5%。
含气量虽然降低混凝土的抗压强度,但对抗折强度的影响较小,有时甚至能提高抗折强度。这主要是由于引气能减少混凝土在硬化过程和环境作用下形成的内部微细裂纹,这些微细裂纹对抗压强度影响不大,但却较敏感地降低抗折强度。
04
含气量对混凝土抗渗性能的影响
适当的含气量可提高混凝土的抗渗性,因为空气泡起了阻断水的渗透的作用。但是如果含气量过大,反而会导致混凝土抗渗性能的下降。有研究表明,当混凝土含气量达到6%~8%时,混凝土抗渗性能出现急剧下降。这主要是因为引入过多的气孔,难以完全封闭,它们相互之间会形成连通孔隙。
05
含气量对混凝土耐久性的影响
众所周知,适当提升混凝土含气量的最主要用途是它能大大提高混凝土的抗冻融耐久性和抗盐冻剥蚀性能。对提高抗冻性,也有一个适合的含气量问题。含气量超过一定值,抗冻性提高不大或有下降趋势。这是因为如含气量过大,有一部分空气泡聚集在水泥浆与集料的界面,这不仅对强度不利,对抗冻性也不利。因此,一般含气量不宜超过7%。
含气量的测定和分析
在实际生产过程中,含气量的测定和分析有以下方式:
01
含气量测定仪
含气量测定仪分为混凝土含气量测定和砂浆含气量测定两种。混凝土含气量按照GBT50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》标准要求进行测定。水泥砂浆含气量按照JGJ70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》标准要求进行测定。
用于混凝土含气量测定仪
用于砂浆含气量测定仪
02
新拌混凝土气孔结构测定
2008年,AASHTO采纳了AVA测试方法"Method of Test for Air-Void Characteristics of Freshly Mixed Concrete by Buoyancy Change"(通过浮标变化测量新拌混凝土气孔结构的方法),纳入AASHTOTP75-08标准执行。
AVA新拌混凝土气孔结构分析仪是一种用于测量新拌混凝土样品气孔参数的仪器,它可以测量混凝土中的气孔间距系数和比表面积。在混凝土浇注和凝结后采样,及时提供信息来揭示气孔结构存在的问题。
AVA3000用于新拌混凝土气孔结构测定
03
硬化混凝土气孔结构测定
RapidAir硬化混凝土气孔结构分析仪是一种图像分析系统,基于ASTMC457标准中的直线横贯法“硬化混凝土中气孔参数的显微镜测定方法”,用于自动测定硬化混凝土中的空气含量。测量的气孔结构参数包括空气含量、间距系数和比表面积。
RapidAir用于硬化混凝土气孔结构测定
完
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