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【摘要】本文将引气混凝土作为研究对象，使用压汞法、气孔分析法以及快速冻融法，测量了混凝土的孔结构和抗冻性，然后根据测量结果分析了不同含气量混凝土的孔结构和抗冻性。目的是为了帮助施工人员制造出孔结构优质、抗冻性强的混凝土。
【关键词】含气量；混凝土；孔结构；抗冻性
我国东北、华北和西北地区的混凝土建造的建筑物经常受到冰冻和融化作用，这种冻融循环会给混凝土造成一定的损害，使得混凝土的孔结构发生劣化，总比孔容变大，混凝土的大孔变多，从而使混凝土的耐久性降低。如果混凝土的抗冻能力不够，建筑物在很短时间内就会出现程度不一的冻融破坏，影响建筑物的正常使用。研究表明，含气量是影响混凝土孔结构和抗冻性的重要因素。因此，对于不同含气量混凝土的结构和抗冻性分析是很有必要的。
1、实验材料的准备
本实验的原材料都是混凝土搅拌站实际生产用材料。其中，水泥选用的是亚泰水泥吉林公司所生产的P·O42.5普通硅酸盐水泥，这种水泥的比表面积是385m2/kg，它的初凝时间是95分钟，终凝时间是240分钟，其他的各项性能都符合本实验的标准要求。细骨料选用Ⅱ区、级配良好的江砂，这种江砂的细度模数是2.8，含泥量为1.5%，表观密度为2650kg/m3。粗骨料选择5-25mm的连续级配碎石，这种碎石的压碎指标为5.4%。矿物掺合料是由矿粉和粉煤灰按照1：1的比例调和而成，矿粉选用了吉林东晟生产的S95级矿粉，粉煤灰选用了吉林市江南热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，这两种材料的各项性能均满足实验要求。本实验使用的外加剂是聚羧酸高效减水剂和引气剂。混凝土拌合的水为引用地下水。
通过加入不同量的引气剂来改变混凝土的含气量，然后对不同含气量混凝土的孔结构和抗冻性进行分析。其中，分别作出四个对比组，第一组是不加入引气剂，含气量为0.9%的混凝土，第一组作为空白对照的基准组；第二组是加入0.3%引气剂，含气量为2.2%的混凝土；第三组是加入0.5%引气剂，含气量为3.8%的混凝土；第四组是加入0.8%引气剂，含气量为5.6%的混凝土。制造出的四组混凝土均有较好的流动性和粘聚性，没有发生分层和离析，保水性也比较好[1]。
2、实验方法分析
2.1不同含气量混凝土的孔结构分析的实验方法
本实验采用压泵法和气孔分析法来对混凝土进行孔结构的分析。其中，压泵法选用全自动压泵仪进行，首先将混凝土的净浆制作成试件，一天之后就拆膜，将其放在标准养护室里养护28天；养护结束之后，将试件的便面打磨干凈，敲成若干块尺寸均匀的小块，要保证小块混凝土能够放进测孔仪的样品管内；然后将小块混凝土放到装有无水乙醇的广口瓶里，中止水化；在测试前，要将小块混凝土放在烘箱中以90℃的温度烘4-5个小时，冷却之后放到膨胀计中进行密封，最后将膨胀计放入全自动压泵仪中测试。
气孔分析法选用硬化混凝土气孔结构分析仪来进行测试，首先要将养护好的混凝土切割成1cm3的试件，对试件进行打磨、抛光和清洁；然后喷涂上荧光剂，等到荧光剂干燥之后，将试件放入试验台进行测试；测试时，将水泥浆体的含量、测试的范围和阈值等参数输入到测试软件中，使用模板标定尺寸之后，硬化混凝土气孔结构分析仪就会开始采集数据了。
2.2不同含气量混凝土的抗冻性分析的实验方法
对于混凝土的抗冻性分析采用混凝土自动冻融循环机，按照国家标准规定的快速冻融方法进行实验。首先将混凝土制作成1cm×1cm×4cm的试件，每组三块试件；然后将试件放入标准养护室养护24天，再在水中浸泡4天，接着将试件放入混凝土自动冻融循环机中进行快速冻融，试件冻融循环每隔25次做一次测量，使用动弹仪测量试件的动弹模量或者试件的横向基频，还要检查试件的外部损伤和质量损失。质量损失率小于5%，相对动弹性模量大于60%时，试件可以承受的最大冻融循环次数就表示混凝土的抗冻等级。
3、实验结果分析
3.1不同含气量混凝土的孔结构分析的结果
经过仪器测量的结果可知，第四组与第一组相比，混凝土的气孔孔径减小了0.0027毫米，孔间距系数减小了0.023毫米，说明加入的引气剂越多，混凝土的孔径和孔间距系数越小；根据混凝土的孔级划分，小于20纳米的是无害孔，20-50纳米的是少害孔，50-200纳米的是有害孔，200以上的是多害孔，随着引气剂加入量的增多，混凝土的无害孔和少害孔数量也随之增多，有害孔和多害孔明显减少，说明引气剂为混凝土引入了均匀分布且稳定的气泡。总的来说，在同一个龄期下，混凝土的含气量越高，混凝土净浆的总孔体积、总孔面积、孔的比表面积、骨架密度和孔隙率也越大；在同一含气量下，龄期越长，混凝土的总孔面积和比表面积越大，混凝土的总孔体积和骨架密度越小。
3.2不同含气量混凝土的抗冻性分析的结果
经过仪器测量的结果可知，后三组的冻融循环次数均高于第一组，说明了含气量越高，混凝土的抗冻性越好，这是因为混凝土空隙中的水会在受冻时结冰，造成混凝土体积膨胀，膨胀时没有结冰的水会向周围的气孔中迁移而出现膨胀压力，膨脹压力的大小是由水在迁移时产生的流动阻力所决定的。混凝土的含气量越高，气泡的间距系数越小，这样水在受冻时迁移的流动阻力就越小，气孔会起到一定的卸压作用，因此，混凝土的含气量越高，抗冻性越好，但是含气量过高时，会影响混凝土的强度，所以提高混凝土的抗冻性时，要注意保持混凝土的含气量在合适的范围内[2]。
结论：
综上所述，不同含气量混凝土的孔结构和抗冻性有一定的区别。分析可得，通过实验的结果分析，可以在混凝土的制造时加入适合剂量的引气剂，保证混凝土的含气量在合适的范围内，从而使混凝土具有合理的孔结构和较高的抗冻能力。希望本文的研究可以帮助相关研究人员探究含气量对混凝土孔结构和抗冻性的分析提供参考。
参考文献：
[1]王庆石，王起才，张凯，等.3℃下含气量对混凝土强度、孔结构及抗冻性的影响[J].硅酸盐通报，2015，03：615-620.
[2]张凯，王起才，王庆石，等.含气量对低温养护下混凝土早期实际强度及抗冻性能的影响研究[J].硅酸盐通报，2015，03：677-683.
作者简介：
姜鸿哲（1991.12--）；性别：男，籍贯：吉林省吉林市人，学历：专科，毕业于吉林建筑大学；现有职称：助理工程师；研究方向：混凝土。
【关键词】含气量；混凝土；孔结构；抗冻性
我国东北、华北和西北地区的混凝土建造的建筑物经常受到冰冻和融化作用，这种冻融循环会给混凝土造成一定的损害，使得混凝土的孔结构发生劣化，总比孔容变大，混凝土的大孔变多，从而使混凝土的耐久性降低。如果混凝土的抗冻能力不够，建筑物在很短时间内就会出现程度不一的冻融破坏，影响建筑物的正常使用。研究表明，含气量是影响混凝土孔结构和抗冻性的重要因素。因此，对于不同含气量混凝土的结构和抗冻性分析是很有必要的。
1、实验材料的准备
本实验的原材料都是混凝土搅拌站实际生产用材料。其中，水泥选用的是亚泰水泥吉林公司所生产的P·O42.5普通硅酸盐水泥，这种水泥的比表面积是385m2/kg，它的初凝时间是95分钟，终凝时间是240分钟，其他的各项性能都符合本实验的标准要求。细骨料选用Ⅱ区、级配良好的江砂，这种江砂的细度模数是2.8，含泥量为1.5%，表观密度为2650kg/m3。粗骨料选择5-25mm的连续级配碎石，这种碎石的压碎指标为5.4%。矿物掺合料是由矿粉和粉煤灰按照1：1的比例调和而成，矿粉选用了吉林东晟生产的S95级矿粉，粉煤灰选用了吉林市江南热电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，这两种材料的各项性能均满足实验要求。本实验使用的外加剂是聚羧酸高效减水剂和引气剂。混凝土拌合的水为引用地下水。
通过加入不同量的引气剂来改变混凝土的含气量，然后对不同含气量混凝土的孔结构和抗冻性进行分析。其中，分别作出四个对比组，第一组是不加入引气剂，含气量为0.9%的混凝土，第一组作为空白对照的基准组；第二组是加入0.3%引气剂，含气量为2.2%的混凝土；第三组是加入0.5%引气剂，含气量为3.8%的混凝土；第四组是加入0.8%引气剂，含气量为5.6%的混凝土。制造出的四组混凝土均有较好的流动性和粘聚性，没有发生分层和离析，保水性也比较好[1]。
2、实验方法分析
2.1不同含气量混凝土的孔结构分析的实验方法
本实验采用压泵法和气孔分析法来对混凝土进行孔结构的分析。其中，压泵法选用全自动压泵仪进行，首先将混凝土的净浆制作成试件，一天之后就拆膜，将其放在标准养护室里养护28天；养护结束之后，将试件的便面打磨干凈，敲成若干块尺寸均匀的小块，要保证小块混凝土能够放进测孔仪的样品管内；然后将小块混凝土放到装有无水乙醇的广口瓶里，中止水化；在测试前，要将小块混凝土放在烘箱中以90℃的温度烘4-5个小时，冷却之后放到膨胀计中进行密封，最后将膨胀计放入全自动压泵仪中测试。
气孔分析法选用硬化混凝土气孔结构分析仪来进行测试，首先要将养护好的混凝土切割成1cm3的试件，对试件进行打磨、抛光和清洁；然后喷涂上荧光剂，等到荧光剂干燥之后，将试件放入试验台进行测试；测试时，将水泥浆体的含量、测试的范围和阈值等参数输入到测试软件中，使用模板标定尺寸之后，硬化混凝土气孔结构分析仪就会开始采集数据了。
2.2不同含气量混凝土的抗冻性分析的实验方法
对于混凝土的抗冻性分析采用混凝土自动冻融循环机，按照国家标准规定的快速冻融方法进行实验。首先将混凝土制作成1cm×1cm×4cm的试件，每组三块试件；然后将试件放入标准养护室养护24天，再在水中浸泡4天，接着将试件放入混凝土自动冻融循环机中进行快速冻融，试件冻融循环每隔25次做一次测量，使用动弹仪测量试件的动弹模量或者试件的横向基频，还要检查试件的外部损伤和质量损失。质量损失率小于5%，相对动弹性模量大于60%时，试件可以承受的最大冻融循环次数就表示混凝土的抗冻等级。
3、实验结果分析
3.1不同含气量混凝土的孔结构分析的结果
经过仪器测量的结果可知，第四组与第一组相比，混凝土的气孔孔径减小了0.0027毫米，孔间距系数减小了0.023毫米，说明加入的引气剂越多，混凝土的孔径和孔间距系数越小；根据混凝土的孔级划分，小于20纳米的是无害孔，20-50纳米的是少害孔，50-200纳米的是有害孔，200以上的是多害孔，随着引气剂加入量的增多，混凝土的无害孔和少害孔数量也随之增多，有害孔和多害孔明显减少，说明引气剂为混凝土引入了均匀分布且稳定的气泡。总的来说，在同一个龄期下，混凝土的含气量越高，混凝土净浆的总孔体积、总孔面积、孔的比表面积、骨架密度和孔隙率也越大；在同一含气量下，龄期越长，混凝土的总孔面积和比表面积越大，混凝土的总孔体积和骨架密度越小。
3.2不同含气量混凝土的抗冻性分析的结果
经过仪器测量的结果可知，后三组的冻融循环次数均高于第一组，说明了含气量越高，混凝土的抗冻性越好，这是因为混凝土空隙中的水会在受冻时结冰，造成混凝土体积膨胀，膨胀时没有结冰的水会向周围的气孔中迁移而出现膨胀压力，膨脹压力的大小是由水在迁移时产生的流动阻力所决定的。混凝土的含气量越高，气泡的间距系数越小，这样水在受冻时迁移的流动阻力就越小，气孔会起到一定的卸压作用，因此，混凝土的含气量越高，抗冻性越好，但是含气量过高时，会影响混凝土的强度，所以提高混凝土的抗冻性时，要注意保持混凝土的含气量在合适的范围内[2]。
结论：
综上所述，不同含气量混凝土的孔结构和抗冻性有一定的区别。分析可得，通过实验的结果分析，可以在混凝土的制造时加入适合剂量的引气剂，保证混凝土的含气量在合适的范围内，从而使混凝土具有合理的孔结构和较高的抗冻能力。希望本文的研究可以帮助相关研究人员探究含气量对混凝土孔结构和抗冻性的分析提供参考。
参考文献：
[1]王庆石，王起才，张凯，等.3℃下含气量对混凝土强度、孔结构及抗冻性的影响[J].硅酸盐通报，2015，03：615-620.
[2]张凯，王起才，王庆石，等.含气量对低温养护下混凝土早期实际强度及抗冻性能的影响研究[J].硅酸盐通报，2015，03：677-683.
作者简介：
姜鸿哲（1991.12--）；性别：男，籍贯：吉林省吉林市人，学历：专科，毕业于吉林建筑大学；现有职称：助理工程师；研究方向：混凝土。