低气压环境对混凝土性能的影响探究

高志敏

青海省交通检测有限公司，青海 西宁 810001

高原寒冷地区，气候环境特殊，混凝土结构物的主要破坏形式为冻融破坏。低温、干燥、大温差等因素对混凝土性能的影响研究已经较为深入，但低气压环境的影响则研究较少，相关机理还不甚清晰。通过研究低气压对混凝土微观结构、宏观性能的影响，探究低气压条件下混凝土性能的劣化机理，从而针对性提出改进措施。

1 低气压环境对混凝土含气量和孔结构的影响

含气量和孔结构是混凝土比较重要的微细观指标，对混凝土的抗冻耐久性会产生直接影响。通过添加引气剂，在混凝土中引入大量稳定的微小气泡，可以缓冲混凝土发生冻胀时的体积压力，对减缓或减轻混凝土冻胀破坏具有显著作用。但低气压环境（一般海拔每升高1000m，大气压降低约10%）可能会对混凝土中引气剂的引气能力及效果产生不利影响［1-2］。

李雪峰等［1］采用低气压试验箱模拟低气压环境，研究不同搅拌气压下的低气压环境对新拌混凝土含气量和硬化混凝土气孔结构的影响，发现环境气压越低，新拌混凝土的含气量随越低，而且初始含气量越高，含气量的衰减速率越大；随着环境气压的降低，硬化混凝土的气孔结构参数也呈劣化趋势，说明气压降低对混凝土产生了多方面的不利影响。李雪峰等［2］研究了不同引气剂在低气压环境中的效果，发现添加不同引气剂混凝土性能的衰减程度不尽相同，但均呈线性减小的趋势；建议在低气压地区，研究新拌混凝土含气量与环境气压之间的关系，根据区域气候环境特点，通过试验确定合适的混凝土引气剂种类和掺量，推荐皂甙类引气剂并适当增大引气剂掺量。

岑国平等［3］分别在陕西西安（海拔490m）和青海玉树机场（海拔3900m）进行了引气剂摇泡试验，发现玉树地区的气泡高度相对较小，泡沫持续时间也明显较低，说明引气剂的引气能力降低，气泡数量少且不稳定，建议在高原地区机场道面混凝土施工中应适当增大引气剂掺量。Shi Y.等［4］分别研究了湖北和西藏地区大气压力对引气剂和引气混凝土的影响，结果表明，低气压增加了引气剂溶液的表面张力，降低了其发泡性能；增加了混凝土内部孔隙的直径，降低了孔隙分布均匀性，从而导致混凝土的冻融破坏；建议通过优选引气剂种类、适当增加引气剂用量、优化孔隙结构等方法，保证低气压地区混凝土的抗冻耐久性。

朱长华等［5］采用摇泡试验对北京、格尔木南山口两地的引气剂性能进行研究，发现气泡的最大体积相当，但北京地区引气剂溶液的气泡数量较多，气泡粒径分布更均匀、更稳定，说明环境气压对泡沫的牢固程度有较大影响；通过混凝土拌合物性能试验，发现格尔木地区新拌混凝土的含气量远低于北京，而且引气剂掺量越大，两地混凝土含气量的差距越大。李雪峰［6］研究了低气压环境对混凝土各项指标的影响，新拌引气混凝土含气量和硬化混凝土气孔结构参数都随气压降低而劣化；据此建立了混凝土抗冻性与相关性能指标（水灰比、气泡间距系数及含气量）的量化关系。

2 低气压环境对混凝土宏观性能的影响

低气压环境通过对混凝土含气量和孔结构等微观指标产生直接影响，进而影响混凝土的宏观性能。

柯国炬等［7］研究了海拔条件对引气剂引气性能的影响，发现搅拌气压降低，引气剂引气能力受到削弱，泵送混凝土含气量降低，可泵性劣化。柯国炬等［8］发现引气剂能有效的降低混凝土泵送阻力，但低压条件下，引气剂的引气能力大幅降低，混凝土坍落度、扩展度也受到不利影响，可泵性降低。

Huo J.等［9］综述了低气压环境对混凝土内部气泡数量、结构和宏观性能（工作性能、力学性能、耐久性）的影响，结果表明，在其他条件不变的情况下，混凝土中的含气量随气压的降低而线性下降；混凝土性能劣化的主要原因是气泡特性（气泡含量、气泡间距系数、气泡半径、气泡比表面积等）的变化。推荐负载有阳离子低聚物表面活性剂的纳米二氧化硅（负电荷）作为新型的引气剂，用来优化低气压环境下混凝土的气泡特性。

3 结论

（1）综述了低气压环境对混凝土含气量、孔结构和宏观性能的影响，认为低气压环境对混凝土存在不利影响；

（2）在低气压地区，建议采取优化引气剂结构（类型选择优化）、改进混凝土配比（适当增大引气剂掺量、掺配其它材料）、加强施工过程控制（避免过振）等措施来保证混凝土足够的含气量、优化气泡特性和孔结构，从而减轻低气压对混凝土力学性能和抗冻性的影响。