三萜皂苷引气剂对混凝土性能的影响

胡庆华，李 远，李艳红

（1.辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳 110003；2.辽宁江海水利工程公司禹泰新型建筑材料分公司，辽宁 沈阳 110003；3.辽宁省水利水电工程局，辽宁 沈阳 110179）

引气剂是一种在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂的主要作用是提高混凝土的抗冻性和抗除冰盐对路面混凝土的侵蚀。除此以外，引气剂还能改善混凝土的许多性能，如减小泌水性、提高流动性和可泵性，提高抵抗交变膨胀和收缩引起裂纹的性能。

三萜皂苷引气剂掺量小，能明显改善混凝土的性能。当含气量小于3%时，混凝土强度略有提高；含气量再提高混凝土强度不断降低。当混凝土含气量在3%～6%时，抗冻性和抗渗性明显提高。

1 主要原材料

水泥。抚顺浑河牌P·O 42.5级水泥。

外加剂。萘系高效减水剂（粉剂）常规掺量为0.75%的减水率为21%，三萜皂苷引气剂（粉剂）由辽宁江海水利工程公司禹泰新型建筑材料分公司提供。

石子。粒径为5～25mm的碎石。

砂。细度模数为2.8的中砂。

2 混凝土配合比和试验方法

研究中，除减水率外，其它试验的混凝土配合比原材料用量不变，只改变引气剂掺量的情况下，研究引气剂对混凝土性能的影响。减水剂的掺量为水泥用量的0.6%。基准混凝土的坍落度加水控制在80±10mm；试件采用100mm×100mm×100mm的规格，混凝土配合比见表1。减水率的根据GB8076-1997《混凝土外加剂》进行试验。在各试验过程中混凝土搅拌试件控制在3min。

表1 配合比所用的原材料kg/m3

3 试验结果及分析

3.1 减水率

根据GB8076-1997《混凝土外加剂》进行试验，随着引气剂掺量的增加减水率在不断提高，当掺量到达0.008%时为饱和掺量，减水率为6.3%，引气剂掺量继续增加减水率增加比较缓慢。

3.2 新拌混凝土试验结果

3.2.1 含气量

依据表1的混凝土配合比进行混凝土拌和物试验，随着引气剂掺量的增加混凝土含气量不断提高。不掺加引气剂时混凝土的含气量为1.7%；引气剂掺量为0.008%时，混凝土含气量为5.0%。

3.2.2 坍落度

依据表1的混凝土配合比进行混凝土拌和物试验，随着引气剂掺量增加混凝土坍落度先增大，后减小。引气剂掺量为0%时，混凝土坍落度为82mm；引气剂的掺量为0.010%时，混凝土坍落度达到最大，即坍落度为120mm。

3.3 硬化混凝土性能试验结果

3.3.1 混凝土抗压强度

依据表1的混凝土配合比，对各龄期（3d，7d，28d）混凝土试件进行抗压强度试验，试验结果见表2。在相同水灰比条件下，当混凝土含气量小于3%时，即含气量为2.7%，混凝土强度略有提高；当混凝土含气量继续增加，混凝土抗压强度不断减小降低。当混凝土含气量大于3.0%时，含气量每增加1.0%；混凝土前期抗压强度约降低3.0%～6.0%，混凝土28d抗压强度约降低2.0%～4.0%。含气量在4.0%～5.5%之间时，混凝土28d抗压强度降低相对较小；因此，在实际应用中根据工程要求通过试验确定混凝土引气剂的掺量。

3.3.2 混凝土抗渗性

掺入引气剂后混凝土不同含气量条件下抗渗试验结果表明，引气剂掺入混凝土后，引入微小的气泡切断毛细管，改善了混凝土的和易性，从而使混凝土抗渗性得到显著提高。含气量为5.5%时，抗渗性达到最佳，即抗渗高度比为59%；随着混凝土含气量继续增加，抗渗性微略有所降低。

3.3.3 混凝土抗冻性

掺入引气剂后不同含气量条件下抗冻试验，根据SL352—2006《水工混凝土试验规程》进行试验。试验结果表明：相对动弹模量下降至初始值得60%或质量损失率达5%时，认为试件已达到破坏，即可停止冻融试验。不掺加引气剂的混凝土抗冻性只能达到50次冻融。含气量在0%～5.5%之间时，随着含气量的增加混凝土抗冻性不断提高；当含气量大于5.5%时，随着含气量的增加混凝土抗冻性有所降低，但混凝土冻融次数都能达到300次。含气量为3.9%时，混凝土冻融达到250次；含气量为5.5%时，混凝土冻融次数大于300次，并达到最佳效果。

4 结论

（1）三萜皂苷引气剂的饱和掺量为0.008%时，减水率达到6.3%。

（2）随着三萜皂苷引气剂掺量的增加混凝土含气量不断增加；当引气剂的饱和掺量为0.008%时，混凝土含气量为5.0%。

（3）掺三萜皂苷引气剂混凝土含气量小于3%时，混凝土抗压强度略有提高；当混凝土含气量大于3.0%时，含气量每增加1.0%；混凝土3d和7d抗压强度约降低3.0%～6.0%，混凝土28d抗压强度约降低2.0%～4.0%。

表2 各龄期混凝土试件抗压强度试验结果

（4）掺入三萜皂苷引气剂后，混凝土抗渗性得到显著提高。含气量为5.5%时，抗渗性达到最佳状态。

（5）掺三萜皂苷引气剂含气量为3.9%时，冻融次数达到250次。含气量为5.5%时，冻融次数大于300次，混凝土300次冻融后相对动弹模量为90%，质量损失率为0.4%。

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