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引气剂在抗冻混凝土中的应用摘要：我国建筑行业和相关领域的发展如今进入到高峰期，各类建筑的环境和功能存在很大的差异，人们对混凝土的耐久性提出了更加明确的要求。
所以，在混凝土的选择中应该合理的分析其抗冻性，通过混凝土抗冻性指标的分析，可以得到混凝土耐久新的因素，直接会影响到建筑物整体的质量。
我国普通的混凝土很难达到较好的抗冻性，所以在混凝土中加入引气剂，可以提升混凝土的抗冻指标。
本文对引气剂的类型进行分析，介绍引气剂抗冻性原理，并分析引气剂在混凝土中的应用。
关键词：引气剂；抗冻性；混凝土如今，建筑行业发展非常迅速，切实提升建筑的质量势在必行。
人们对混凝土的耐久性提出了明确的要求，结合混凝土的抗冻性能，我国应该采用引气剂，改善混凝土的性能，从而切实提升建筑物的整体管理水平。
一、常见引气剂的类型通过引气剂的施加，可以提升混凝土的抗冻性能，在实际的应用中，应该结合具体的要求，合理的选择引气剂的类型。
（一）松香树脂类钠盐引气剂松香树脂类钠盐引气剂结合了松香和氢氧化钠，二者在一定的温度下发生化学反应，然后再加入氢氧化钠生成钠盐引气剂。
通过这种处理方式，引气剂的各项性能都非常突出，但是这类引气剂不能溶于水中。
（二）脂肪醇磺酸盐类引气剂脂肪醇磺酸盐类引气剂在制作的环节中主要应用脂肪醇磺酸钠、乙烯醚、依稀磺酸钠，通过三者的化学反应生产。
在生产中，此类方法的产量非常大，而且该项技术发展非常迅速，而且引气剂在使用中具有突出的稳定性，在不同的混凝土中都能得到应用。
（三）烷基苯磺酸盐类引气剂烷基苯磺酸盐类引气剂是一类常见的合成引气剂，通过合成的方法制作，节省了大量的工艺，生产效率高。
采用该种方法生产的引气剂可以溶于水中，并且在水中会产生气泡。
这类引气剂在我国建筑领域应用非常广泛，相关技术也在不断的革新。
（四）其他类型引气剂在上述几种引气剂的基础上，还研发了非离子型引气剂，这种引气剂的表面活性非常好，在建筑领域应用比较多。
非离子型引气剂通过活性剂的使用，结合烷基环氧乙烷，起到很好的引气效果，还能提升混凝土的抗冻效果。
浅谈混凝土中掺加引气剂的作用及原理引气剂也称加气剂，在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡，能降低混凝土中水的表面张力，从而导致更好的分散性，减少混凝土拌合物的泌水、离析。
另外，细微而稳定的空气泡的引入，也提高了施工性能。
一、引气剂主要种类及成分：目前，市场上的引气剂主要有以下几种：（1）松香树脂；松香热聚物、松香皂类等（都用于混凝土）；（2）烷基和烷基芳烃磺酸盐类：十二烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚类；（3）脂肪醇硝酸盐类：脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠，脂肪醇硫酸钠；（4）皂类：三萜皂类（多用于混凝土）；（5）其他：蛋白质盐、甲基纤维素醚；（6）非离子型表面活性剂；烷基酚环氧乙烷缩合物。
二、引气剂的作用机理引气剂大部分是阴离子表面活性剂，在水气界面上，憎水基向空气一面定向吸附，在水泥水外面上，水泥或其水化粒子与亲水基相吸附，憎水基背离水泥及其水化粒子，形成憎水化吸附层，并试图靠近空气表面，由于这种粒子向空气表面靠近和引气剂分子在空气水界面上的吸附作用，将显著降低水的表面张力，使混凝上在拌合过程中产生大量微细气泡，这些气泡有带相同电荷的定向吸附层，所以相互排斥并能均匀分布；另一方面，许多阴离子引气剂在含钙量高的水泥水溶液中有钙盐沉淀，吸附于气泡膜上，能有效防止气泡破灭，引入的细小均匀的气泡能在一定时间内稳定存在。
引气剂通过物理作用在混凝土中引入稳定的微气泡。
这使混凝土的密度降低，施工性更好，并且提高了混凝土的产量。
存留在混凝土中的空气使混凝土具有更好的保温隔热性能，但同时也降低了强度。
引气剂的掺量要根据混凝土中含气量的多少而决定。
混凝土含气量过多会减小骨料与水化物之间的界面胶结强度，从而降低混凝土的整体强度。
还有，混凝土含气量多大会降低混凝土的表观密度，因此在以重力为主要性能的混凝土要慎用。
但引气剂的掺量通常很低，一般只有水泥质量的0.002%～0.01%，不超过水泥质量的O.05%。
收稿日期:2009 02 16;修回日期:2009 04 24作者简介:任立建(1981-),男,安徽合肥人,助理工程师;从事公路、市政工程勘察设计工作。
第9卷第3期安徽水利水电职业技术学院学报Vol.9No.32009年9月JOURNA L OF ANH U I TECH NICA L COLL EGE OF WAT ER RESOURCES AN D H YDROELECT RIC POWER Sep.2009引气剂对混凝土抗冻性能影响的研究任立建(华运设计咨询有限公司,安徽合肥 230031)摘 要:文章主要介绍了混凝土冻融破坏的机理及引气剂对混凝土抗冻性能的影响,分析了引气剂增强混凝土抗冻性能的条件。
关键词:引气剂;含气量;抗冻性能;混凝土中图分类号:T V5 文献标识码:A 文章编号:1671 6221(2009)03 0064 03Effect of air entraining agent on antifreeze properties of concreteREN Li jian(H ua yun Desig n &Consulting Co.,L td.o f Anhui prov ince,H efei,A nhui 230031,China)Abstract:The article mainly describes the mechanism o f freeze thaw damage of co ncrete and the in flence of air entraining ag ent on antifreeze properties of co ncrete,analyzes the co nditions that can re inforce antifreeze properties of co ncrete by air entraining.Key words:air entraining ag ent;air content;antifr eeze proper ties;concr ete引气剂是混凝土外加剂中一个重要的品种,广泛应用于各类混凝土中,是公认的能显著改善新拌混凝土的工作性和匀质性,是提高混凝土抗冻性的最有效材料,能大幅度提高混凝土综合耐久性的外加剂。
![一种高海拔地区抗冻混凝土用引气剂及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/cce6334a30b765ce0508763231126edb6e1a767a.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011147070.1(22)申请日 2020.10.23(71)申请人 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司地址 430048 湖北省武汉市东西湖区金银湖路11号(72)发明人 高玉军 沈尔卜 胡骏 汪华文 胡锦轩 程书凯 骆晚玥 (74)专利代理机构 北京远大卓悦知识产权代理有限公司 11369代理人 李琴(51)Int.Cl.C04B 24/42(2006.01)C08F 283/06(2006.01)C08F 220/58(2006.01)C08F 220/54(2006.01)C08F 212/14(2006.01)C04B 103/30(2006.01)(54)发明名称一种高海拔地区抗冻混凝土用引气剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种高海拔地区抗冻混凝土用引气剂，其特征在于，按质量百分数计由如下组分制成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10‑25％、十二烷基硫酸钠5‑10％、十二烷基甜菜碱1‑5％、椰油酰胺丙基甜菜碱1‑5％、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱1‑5％、椰油酰胺丙基氧化胺1‑5％、改性硅树脂聚醚微乳液1‑5％以及聚羧酸引气剂50‑70％。
本发明通过设计合成与各组分比例的合理调配，制得的引气剂具有优异的引气和稳气效果，适用于高海拔低气压地区抗冻混凝土用。
权利要求书2页 说明书7页 附图2页CN 112624660 A 2021.04.09C N 112624660A1.一种高海拔地区抗冻混凝土用引气剂，其特征在于，按质量百分数计由如下组分制成：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10‑25％、十二烷基硫酸钠5‑10％、十二烷基甜菜碱1‑5％、椰油酰胺丙基甜菜碱1‑5％、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱1‑5％、椰油酰胺丙基氧化胺1‑5％、改性硅树脂聚醚微乳液1‑5％以及聚羧酸引气剂50‑70％。
引气剂对新拌混凝土性能的影响
引气剂是一种常见的混凝土添加剂，其主要功能是在混凝土中产生气泡，从而改善混凝土的工作性能和抗冻性能。
引气剂的使用可以使混凝土的坍落度增加，流动性能改善，减少水泥用量，同时还可以增加混凝土的抗冻性和耐久性。
本文将主要研究引气剂对新拌混凝土性能的影响。
一、引气剂的作用机理
引气剂的作用机理主要是通过在混凝土中产生气泡，从而改善混凝土的工作性能和抗冻性能。
引气剂分为有机和无机两种，有机引气剂通常是磺酸盐或羟基化油酸甘胺类化合物，而无机引气剂则是以铝粉、锌粉、镁粉为主要成分。
引气剂通过在混凝土中产生气泡，改变混凝土的结构，产生致密的气泡，从而减小了混凝土的密度和比表面积，提高了混凝土的流动性能。
气泡还可以降低混凝土内部的应力集中程度，并使水泥石中的裂纹贯穿气泡，从而防止微裂纹的扩展，提高混凝土的抗裂性能。
同时，气泡可以防止混凝土内部结构因冻融而被破坏，提高混凝土的抗冻性能。
1、增加混凝土坍落度和流动性能
2、增加混凝土的抗冻性能
3、提高混凝土的耐久性
三、总结。
引气剂对水泥混凝土路面抗冻性的影响作者：李腾飞战高峰刘广成于铁军来源：《科教导刊》2009年第01期摘要抗冻性是北方季冻地区水泥混凝土路面耐久性的主要指标,本文通过加入引气剂改善水泥混凝土路面的抗冻耐久性,提高路面的使用年限。
关键词水泥混凝土耐久性抗冻性引气剂中图分类号:TU5文献标识码:A1 引言北方季冻地区水泥混凝土路面、桥梁等道路工程混凝土结构物普遍面临着严重的冻融破坏问题,主要是由于其自身断面小,与自然环境接触面积大,同时遭受行车荷载和恶劣自然环境的双重作用以及正负温差的冻胀作用。
已有的水泥混凝土路面部分已经破损或毁坏,面临着翻修或重建问题,正在修筑和将要修筑的工程则需要实施有效的抗冻措施。
以我省为例,营城至白山部分水泥混凝土路面在长年冻融的作用下已经严重开裂损坏,甚至有些新的路面在施工结束但还没有通车的情况下经过短时间低温作用后也出现裂痕,以至于施工单位不得已进行重新修补,造成了资源、资金的浪费。
可见,混凝土的抗冻性对寒冷地区混凝土工程的耐久性十分重要。
不仅如此,混凝土的抗冻性还是混凝土耐久性中非常重要的方面,在很长一段时期内,国内外在评价混凝土耐久性时常以混凝土的抗冻性作为主要标准或综合指标,甚至把抗冻性试验也叫做耐久性试验。
水泥混凝土路面因抗冻耐久性不足,过早遭受破坏而造成的危害,直接影响路面的安全性和使用性,同时也带来巨大的经济损失。
因此,本文选择以混凝土含气量为主题思路研究含气量的变化对水泥混凝土路面抗冻耐久性的影响。
2 水泥混凝土冻融破坏的机理2.1 静水压假说1945年,Powers提出了混凝土受冻破坏的静水压假说。
该假说认为,在冰冻过程中,混凝土孔隙中的部分孔溶液结冰膨胀,迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移。
孔溶液在可渗透的水泥浆体结构中移动,必须克服粘滞阻力,因而产生静水压,形成破坏应力。
当含水量超过某一临界饱和度时,就会在冰冻过程中发生这样的流动。
显然,流动粘滞阻力即静水压力随孔溶液流程长度的增加而增加,因此相应于一个临界饱和度,存在一个极限流程长度或极限厚度,如果流程长度大于临界值,则产生的静水压力将超过材料的抗拉强度而造成破坏。
Science &Technology Vision 科技视界1原材料的选择水泥:新疆昌吉州屯河水泥厂的42.5普通硅酸盐水泥,细度为6.8%(80um),密度3.2g/cm 3,其化学成分见表1。
表1水泥熟料的化学成分%粉煤灰:新疆玛纳斯电厂的II 级粉煤灰,细度为13.2%(45um),密度为2.34g/cm 3,其化学成分见表2。
表2粉煤灰的化学成分%细骨料:石门子水库工程现场砂石料场的天然砂。
因原状砂极细颗粒含量高,故将其经冲洗后,掺入2.8%的石粉,改善后的细骨料密度为2.61g/cm 3,细度模数为2.91。
粗骨料:石门子水库工程现场砂石料场的天然石料,密度为2.63g/cm 3。
减水剂:北京赛迪四洋有机化工厂生产的FE-C 缓凝型高效减水剂。
引气剂:河北外加剂厂生产的DH9引气剂,属皂类表面活性剂。
水:洁净自来水。
2实验内容本研究采用快冻法。
在用混凝土搅拌机拌制完混凝土后,测量其含气量,制成尺寸为100mmx100mmx400mm 的小梁试件。
试件经标准养护28d,到达龄期前4d 将试件放在(20+-3)℃的水中浸泡,然后进行抗冻试验,每天两个冻融循环,经0,50,100,150,200,250,300次冻融循环后分别测定其动弹性模量与重量损失率,根据共振频率计算出混凝土耐久性指数DF,从宏观上评价其抗冻性能。
另外,混凝土强度试验均按《普通混凝土力学性能试验方法》测试,抗压、劈拉强度试验均采用150mm×150mm×150mm 试件。
本文混凝土的抗渗性能试验按《水工混凝土试验规程》中的相关规定进行试验。
试模尺寸为上口内径175mm、下口内径185mm、高150mm,试验采用HS-40型混凝土渗透仪。
本试验还按《水工碾压混凝土试验规程》对碾压混凝土拌合物的工作度(VC 值,vibrat ing compacted value)进行试验。
3试验结果不同引气剂掺量的试验配合比见表3(表4)。
混凝土中掺入引气剂的作用
混凝土中掺入引气剂的作用主要有以下几个方面：
1. 增加混凝土的抗冻性：引气剂可以在混凝土中形成微小气泡，这些气泡能够在冻融循环过程中吸收和释放水分，从而减少混凝土因结冰膨胀而引起的开裂和损坏。
2. 提高混凝土的耐久性：通过掺入引气剂，混凝土中形成的微小气泡可以有效地降低混凝土的渗透性和吸水性，减少水分渗透导致的化学侵蚀和腐蚀。
3. 改善混凝土的工作性能：引气剂能够改善混凝土的可泵性和可挤性，提高混凝土的流动性和坍落度，从而使混凝土施工更加方便和顺畅。
4. 降低混凝土密度：由于引气剂在混凝土中形成的微小气泡可以减少混凝土的密实度，因此可以降低混凝土的密度，减轻结构自重负荷。
总的来说，掺入引气剂可以提高混凝土的抗冻性、耐久性和工作性能，从而更好地满足工程的要求。
掺加引气剂提高混凝土抗冻融性能的研究
威海建设集团混凝土公司
掺加引气剂提高混凝土抗冻融性能的研究
陈永钧史丽华丁吉臣
【摘要】分析了混凝土冻融破坏机理，就混凝土抗冻性的影响作了论述。
通过试验确定混凝土配合比，结合具体工程施工情况，得出改善混凝土抗冻能力的方法。
【关键词】混凝土耐久性引气剂
一、引言
混凝土构筑物由于受环境干湿、冷热、冻融交替等因素的影响，会使其受到不同程度的损害，从而影响混凝土结构的耐久性。
提高混凝土结构的耐久性，对于延长混凝土结构的使用寿命具有重大意义。
冻融循环是造成混凝土结构物破坏的最主要因素。
本文主要对影响混凝土抗冻融能力因素的分析，探讨改善混凝土抗冻融能力的方法。
二、混凝土冻融破坏机理
混凝土内部存在着连通或不连通的孔隙，这些孔隙是渗水的途径。
当混凝土内部处于饱合水状态并遇到负温时，内部水分冻结，体积约膨胀9％。
冻结由表面开始，逐渐向内部发展。
表面部位水冻结后，由于结冰而膨胀，将内部未冻结的部分水封闭并沿毛细孔通道压向内部，使内部未冻水压力越来越高，当内部压力增高到超过混凝土的抗拉强度时，就会把毛细孔胀破，产生微裂纹。
随着冻融循环次数的增多，使细微裂缝逐渐扩展和连接起来，致使混凝土开裂疏松破坏。
混凝土冻结产生的膨胀压力，不仅使混凝土产生直接的组织破坏，还由于冻融时膨胀收缩部分的不同，如骨料部分和水泥浆部分的不同，表层部分和内层部分的不同等，也会引起混凝土发生破坏。
从外观上看，表面出现裂缝、表皮砂浆层剥落等现象。
三、混凝土耐久性能的解决方法和含气量的影响因素
3.1 混凝土耐久性常用解决方法
解决混凝土耐久性常用的方法：一种是增加水泥用量同时减小水灰比，提高混凝土密实度，增加强度；另一种是在混凝土拌和物内加入混凝土引气剂，混凝土硬化后，其内部会均匀分布微小气泡，这些气孔会缓解冻胀压力，从而增加混凝土的抗冻融能力。
3.2 影响含气量的主要因素
1、引气剂掺量：一般情况下，含气量随掺量的增加而增大，但当掺量达到某一数值后继续增加掺量，含气量则不再增大；
2、坍落度：随着坍落度的增大，含气量也相应增大，但坍落度过大，含气量在运输浇筑过程中更容易损失，造成含气量的下降；
3、水灰比:水灰比是影响气泡尺寸和间距的重要因素。
通过对不同水灰比引气混凝土气泡尺寸研究，发现混凝土气泡尺寸随水灰比降低而减小，随水灰比增大而增大(见图1)。
水灰比对气泡间距的影响也类似(见图2)。
在混凝土引气量相近的情况下，水灰比越大，气泡的间距越大，表现为混凝土抗冻性能越差。
因此，大水灰比混凝土要
达到与小水灰比混凝土相近的抗冻能力，其引气量应相应增加。
图1 不同水灰比引气混凝土气泡尺寸分布情况图图2 水灰比对混凝土气泡间距的影响（平均含气量5%）
四、配合比确定
4.1 原材料选择
（1）水泥
2006年在我公司与山东省建科院王志刚总工程师进行的混凝土性能研究试验中，对目前应用的水泥做了对比分析如下：
通过以上图表对比分析得出东源水泥需水量小，混凝土早期强度较高，为优选对象。
东源P.O42.5R水泥的性能指标如下表1所示。
东源P.O42.5R水泥的性能指标表1
标准稠度用水量%安定性
抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）
3d28d3d28d
27.4合格 6.58.729.645.5（2）粗骨料
威海羊亭永光建材厂Ⅰ类碎石，5-25mm连续级配，各项性能指标如表2所示。
威海羊亭永光建材厂碎石各项指标表2
含泥量%泥块含量%针片状颗粒
含量%
压碎值指标%
堆积密度
kg/m3
表观密度
kg/m3
0.20.158********（3）细骨料
乳山砂场中砂，细度模数3.0，Ⅱ区连续级配，性能指标如表3。
乳山砂场中砂的性能指标表3含泥量%堆积密度kg/m3表观密度kg/m3
2.114102610
（4）引气剂
青岛科力建材有限责任公司生产的PC-2Y型混凝土引
气剂。
PC-2Y型混凝土引气剂各技术性能指标
表4
泡沫度消泡时间起泡力氯离子含量抗压强度比
（3d、7d、
28d）
想对耐久性
（冻融200
次）
对钢筋的锈
蚀
≥22%≥120min70-80ml≤3%80-90%≥80%无（5）膨胀剂
山东寿光利飞生产的UEA-D（Ⅰ）型膨胀剂，掺量为8% 。
（6）外加剂
山东省建筑科学研究院生产的NC牌系列混凝土外加剂，NC-4型混凝土超早强剂，掺量3.0%，性能如表5。
NC-4型混凝土超早强剂性能指标表5
（7 ）水
威海市管网自来水。
4.2 配合比试验分析
根据国标《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》(GBJ82—85)，经试验确定抗冻标号F150混凝土配合比。
但是配合比周期快冻法为50～60d，慢冻法为l0O～1lOd，而一次达到设计指标较为困难，因此按照常规不能使其满足工程的需要。
混凝土的抗冻融能力与混凝土的含气量在一定范围内存在正变
关系，因此通过控制混凝土中的含气量就可以使混凝士达到设计的抗冻融指标。
经与相关专业人士探讨，依据以往成熟的经验及相关规程，用控制拌和物含气量的方法确定抗冻融混凝土配合比。
这样既大大缩短了确定配合比所用时间，又解决了施工中进行现场检测和控制问题。
4.3 配合比的确定
4.3.1引气剂PC-2Y掺量的确定
PC-2Y掺量分别为为水泥用量的0.01%、0.02%、0.03%。
配比如下
表：
C30P6F150配合比
4.3.2 含气量检测
采用气压式含气量测定仪测定新拌混凝土含气量。
混凝土的含气量并不是愈高愈好，应当有一个最优含气量。
所谓最优含气量，一般是指耐久性的增加和强度的降低之间的一个平衡点 ,超过最优含气量，改善混凝土的冻融性非常有限，降低混凝土强度则比较多。
含气量为5%～6% 时有很好的耐久性，超过6％时耐久性下降。
检测结果如下图所示（坍落度（mm ）：190）：
引气剂掺量(%)
引气剂掺量与含气量关系
依据抗冻融混凝土生产实例参考，引气剂的掺量为0.02%时，理论上可以满足冻融试验要求。
留置试块测量其28d 强度值和抗冻融试
验，检测结果见效果检查实测图表。
检测项目相关标准要求实测值
28天强度值≥1.15fcu,k 1.31fcu,k
强度损失率≤25% 4.1%
重量损失率≤5%0.55%五、工程实际应用
我公司于2007年12月～2008年5月承担为威海市初村污水处理厂供应抗冻融混凝土的任务，总量约计1000 m3。
基础承台、池壁及底板采用强度等级C30P6F150的混凝土。
经过检测，混凝土抗冻融性能达到设计要求。
上图为池壁浇注
C30P6F150的混凝土。
六结论
1、影响混凝土抗冻融性的最主要因素是混凝土适宜的含气量，含
气量为5.6%时达到了很好的抗冻融效果。
2、引气剂的应用是改善和保证混凝土抗冻性的最有效技术手段。
引气剂掺入后，大大改善了混凝土的抗冻融性能。
3、通过本次工程对混凝土抗冻融性能的研究，使我们认识到在各
种潮湿环境或有特殊要求的工程都可以使用引气剂，这可以改
善混凝土的耐久性能，提高工程的使用寿命。
参考文献
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