引气剂对水泥基材料抗盐冻性的影响

李万金

(1. 重庆交通大学材料科学与工程学院 重庆 400074)

摘要：本文从混凝土抗冻性机理出发，研究引气剂种类及掺量对水泥基材料抗盐冻性的影响。通过改变引气剂种类引气剂掺量构建不同体系的气泡结构，冻融循环后的外观形貌及质量损失率评价其抗盐冻性。试验结果表明：中低盐浓度对水泥混凝土的冻融破坏程度更剧烈。AE10、AE12以及AS10、AS12引气剂能够更好抵抗3%和5%盐浓度下的冻融破坏，但难以抵抗1%盐浓度下的冻融破坏。

关键字：引气剂；盐冻性能；混凝土

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0引言

我国幅员辽阔，但季冻地区占到国土面积的2/3，在这些地区，相当大比例的公路路段都不同程度地遭受了普通冻融破坏和盐冻破坏[1]。所以分析混凝土抗冻性劣化与孔结构变化的关系,对改善混凝土在恶劣环境下的耐久性有着十分重要的意义[2]。

杨全兵[3]研究了关于盐溶液影响到毛细管结冰压及保水度的问题，中低盐浓度会导致更加严重的混凝土盐冻破坏。杨全兵和陈勇[5]指出通过引气，混凝土的抗冻性和抗盐冻剥蚀性可显著提高，完善了混凝土抗冻性的评价指标即用硬化混凝土气孔参数评价混凝土抗冻性比用含气量评价的更加准确。张金喜等[6]指出仅通过测定新拌混凝土含气量来评价抗冻性,可能会引起较大偏差，而硬化混凝土中的实际含气量、气泡间距指数才是影响混凝土抗冻性的决定性因素。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

水泥：重庆小南海水泥厂生产的普通硅酸盐水泥；引气剂：AE Plus和AS201；细集料：河砂；盐溶液：氯化钠和水按质量分数配制。

1.2 试验方法

1.2.1含气量测定试验

沧州建仪中科路桥实验仪器有限公司生产的LC-546型砂浆含气量测定仪测定新拌砂浆的含气量。

1.2.2盐冻循环试验

水泥胶砂试件养护满28d后切成10mm的片状，选用沧州鑫兴试验仪器有限公司生产的DW-40低温试验箱开展盐冻循环试验。设置NaCl溶液浓度分别为0%、1%、3%、5%、7%。

2 结果与分析

2.1含气量测定

表1 新拌水泥胶砂的含气量

引气剂	AE Plus				AS201
掺量	6%	8%	10%	12%	6%	8%	10%	12%
凝结前含气量	3.4	3.9	4.2	4.5	2.8	3.2	4.0	4.5

随引气剂掺量的增加，新拌水泥砂浆的含气量也逐渐增加，说明两种引气剂均可在搅拌过程中产生大量大小分布均匀的微泡，改善水泥砂浆的孔隙结构。

2.2冻融循环后质量损失率

经冻融循环后部分试件形貌发生了明显变化，对于含气量较低的水泥胶砂，表面胶体的剥蚀情况非常明显，与受剥蚀不严重的相比其周围浆体已完全脱落变得粗糙，盐溶液中可观测到剥落下呈鳞片状的胶砂。

图2AE组不同盐浓度下的质量损失率

（从左到右依次为6%、8%、10%、12%）

从图2可看出，在0%和7%盐浓度下，试件的质量损失率变化很小，而在1%、3%、5%盐浓度下剥蚀现象非常明显，且1%盐浓度下盐冻剥蚀最严重，质量损失率达到了8%。AE8在纯水和7%盐浓度时试件的质量损失率变化很小也出现了质量略微上涨的现象，而在1%、3%、5%盐浓度下剥蚀现象更为明显，质量损失率较AE6高了2%左右。AE10质量损失率最低，其质量损失率在纯水中及3%、5%、7%盐浓度下变化很小，均未超过2%。即使是在1%盐浓度下，质量损失率也只达到了6%。AE12在纯水中及3%、5%、7%盐浓度下也能保持良好的稳定性，在3%和5%盐浓度下质量损失率略高超过2%，1%盐浓度下出现了严重盐冻剥蚀现象，质量损失率达到8%。

图3AS组不同盐浓度下的质量损失率

从图3可看出，试件的质量损失率在0%和7%盐浓度下浮动很小且在纯水状态时出现了质量增长的情况，而在1%、3%、5%盐浓度下剥蚀现象非常明显，且3%盐浓度下盐冻剥蚀最严重。AS8引气剂在中低盐浓度下受破坏程度相近，其质量损失率处于9%~12%之间。AS6引气剂在1%盐浓度质量损失率较低仅为8%。AS10和AS12在纯水和7%盐浓度下无太大变化，3%和5%盐浓度下质量损失率均在3%附近。而1%盐浓度下质量损失率高且AS10引气剂质量损失率很大，达到了1%。

3 结 论

本文通过向混凝土中掺加引气剂改善其内部孔隙结构，分析不同掺量引气剂在盐冻循环过程中对含气混凝土抗盐冻性的影响，所得主要结论如下：

（1）冻融循环过程中，混凝土外观形貌会发生很大变化，首先是表面浆体进行剥蚀，方形试件棱角较其他部分受盐冻劣化最剧烈，其次是中心部分。

（2）AE10、AE12以及AS10、AS12引气剂能够更好抵抗3%和5%盐浓度下的冻融破坏，但难以抵抗1%盐浓度下的冻融破坏，且整体来说AE引气剂在该掺量的效果比AS引气剂好。

（3）混凝土受盐冻破坏比普通冻融破坏严重地多，其中经盐浓度为1%和3%的冻融循环会对混凝土造成大程度上的盐冻破坏，经盐浓度为5%的冻融循环对含气混凝土造成较大程度冻融破坏。

参考文献

[1]李靖. 冻融环境下路用水泥混凝土抗裂性能研究[D]. 长安大学,2012.

[2]陈磊, 何俊辉, 赵艳纳. 孔结构对水泥混凝土抗冻性的影响[J]. 交通标准化,2009(Z1):70-74.

[3]杨全兵. 混凝土盐冻破坏机理(Ⅰ)——毛细管饱水度和结冰压[J]. 建筑材料学报,2007(05):522-527.

[4]杨全兵. 混凝土盐冻破坏机理(Ⅱ):冻融饱水度和结冰压[J]. 建筑材料学报,2012,15(06):741-746.

[5]杨全兵, 陈勇. 机场道面混凝土性能优化设计研究[J]. 同济大学学报(自然科学版),2016,44(08):1221-1226.

[6]张金喜, 郭明洋, 杨荣俊, 张莉. 引气剂对硬化混凝土结构和性能的影响[J]. 武汉理工大学学报,2008(05):38-41.