试验条件对新拌混凝土含气量测试值的影响
王应斌1，宋进平2，党玉栋3,4，古源3,4，李昕成3,4，曹春鹏3,4，杨雁钦3,4
（1.云南云路工程检测有限公司，昆明650000；
2.昆明理工大学建筑工程学院，昆明650093；
3.云南省建筑科学研究院云南省建筑结构与新材料企业重点实验室，昆明650223；
4.云南建筑工程质量检验站有限公司，昆明650223）
摘要：研究了混凝土含气量试验中搅拌时间、静置时间、振动时间以及搅拌机充盈率对混凝土含气量试验结果的影响。结果表明，提高含气量试验条件中搅拌机的充盈率、静置时间可以降低混凝土含气量测试值；提高混凝土的搅拌时间会增加混凝土拌合物含气量测试值；而振动时间的增加会使含气量测试值呈现先增长后降低的趋势。
关键词：混凝土，混凝土含气量，搅拌工艺
1引言
从提高混凝土拌合物工作性能、使硬化混凝土具备良好的抗冻耐久性角度出发，采用化学外加剂在混凝土搅拌过程中引入适量尺寸较小、均匀、稳定的气泡是实际工程中常见的技术措施[[i]]，我国相关规范[[ii]]也规定在特殊部位以及有抗冻要求的混凝土结构，必须使用引气剂以保证结构或者构件的耐久性。
适当的含气量有利于混凝土的耐久性，周美茹[[iii]]采用电通量法研究发现，在一定范围内提高混凝土含气量可以提高混凝土的流动性，同时可以在不影响混凝土抗氯离子渗透能力的前提下提高混凝土抗冻性能；但是含气量过高会造成混凝土外观出现孔洞麻面、力学性能降低等，张凯[[iv]]通过压汞试验发现，含气量越大，混凝土平均孔径及孔间距系数越小，孔隙的比表面积、孔隙率越大，并且混凝土含气量每提高1%，实际抗压强度会下降5%～7%。
随着检测手段的更新，含气量的检测越来越便利，但在实际混凝土含气量检测工作中，往往出现同一检样的试验结果波动大、敏感度高及结果复现性较差等现象，总结分析后发现在混凝土含气量检测中往往忽略了搅拌机充盈率[[v]]、搅拌工艺[[vi]]、试验操作等对混凝土含气量的影响，扩大了混凝土含气量试验结果的误差。鉴于此，本文通过改变含气量检测试验中搅拌机的充盈率、搅拌时间、静置时间、振动时间等条件，以研究试验条件对含气量测试值的影响规律。
2试验
2.1原材料
采用宜良红狮水泥有限公司普通硅酸盐水泥（C），其物理性能指标见表1；减水剂（WR）采用上海三瑞高分子材料股份有限公司生产的聚羧酸型高性能减水剂，固含量为22%，减水率为20%。细集料（S）选用昆明东川河砂，性能指标见表2；粗集料（G）选用昆明富民某碎石加工场，性能指标见表3。拌合用水（W）采用实验室自来水。
2.3试验设备与试验方法本试验采用机械搅拌，搅拌设备为型号为HJW60容量60L的单轴卧式混凝土搅拌机；混凝土含气量检测设备采用美国FORNEY公司生产的LA-0316直读式含气量测定仪。
混凝土拌合物的制备、取样以及混凝土含气量的检测均参考《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016执行。含气量检测步骤大致为：将混凝土搅拌均匀后倒入混凝土容器内，待混凝土稳定后将其铲入含气量筒内，振动至表层不会出现大气泡后进行含气量的检测，基准组试验条件见表5。
在混凝土拌制过程中，浆体会不断经历获得气体—失去气体的过程，搅拌时间对混凝土拌合物的含气量有着重要影响[[i]]。图1为不同机械搅拌时间对混凝土拌合物含气量的影响，图1数据显示混凝土的含气量随着搅拌时间的增加呈现先上升后降低的趋势。其中搅拌90s与搅拌120s含气量基本一致，但搅拌时间增长到150s混凝土的含气量却有明显提升。分析认为原因为搅拌时间低于120s，混凝土拌合物未搅拌均匀，水泥没有与水充分的相结合形成完整的浆体，粘聚性不强；而当搅拌时间达到120s，拌合物基本达到均匀状态，浆体已经有了一定的粘聚性[[ii]]，在继续搅拌过程中能包裹并吸收一定的空气，从而提高混凝土拌合物的含气量；但浆体内的空气会随着搅拌的继续会有部分逸出，所以在搅拌时间达到180s后含气量会略有降低。
在进行混凝土含气量检测前，需要将刚出锅的混凝土放在容器内静置至混凝土稳定后再进行含气量检测。但在实际混凝土含气量检测中，静置时间的控制很容易被延长或是缩短，这就造成了一定的误差。图2为搅拌后的静置时间对混凝土含气量的影响，数据表明混凝土的含气量会随着放置时间的增加而降低，但当静置时间超过10min混凝土的含气量则不会继续随着静置时间的增加而减低。这是由于在静置状态下，混凝土拌合物内部的气体在浮力作用下会逐渐向表面移动，最终陆续在表面逸出，降低了拌合物的含气量；当静置时间超过10min，混凝土内浮力较大的气泡已经逸出，混凝土的含气量不会继续降低。
混凝土拌合物含气量的检测需要静置后的拌合物加入含气量筒，在振动台上振动使其密实后再进行含气量检测，而在实际混凝土含气量检测中往往忽略了振动时间的控制。图2为装入含气量筒后振动时间对混凝土含气量的影响。由图2数据可知，当振动超过10s时，混凝土的含气量会随着振动时间的增加而降低，这是由于振动可以加速混凝土拌合物内空气的逸出，从而降低混凝土的含气量；当振动时间超过20s，混凝土拌合物内含气量已经趋于稳定，所以混凝土的含气量不会继续随着振动时间的延长而降低。同时图2数据显示，当振动时间由5s延长至10s，含气量反而会有所提高，通过观察试验现象，分析认为其原因为：混凝土拌合物在加入含气测试装置后处于松散状态，需要通过振动使其密实，而振动时间不足则无法将混凝土拌合物振至密实，拌合物内气体在后续操作时会顺着拌合物间的空隙逸出，反而降低了混凝土的含气量；而当振动时间为10s左右时，振动产生的鞭鞘效应会使装置内表层混凝土拌合物迅速密实，但内部混凝土依旧处于松散状态，表层的密实反而阻碍了混凝土内气体的逸出，从而提高了混凝土的含气量。混凝土的拌制往往需要借助混凝土搅拌机，在实际混凝土检测中，单次拌制成型的混凝土往往达不到搅拌机的最佳充盈率，甚至无法达到满足搅拌器的最低充盈率。图3为拌制混凝土时搅拌机充盈率对混凝土含气量的影响，图2数据显示混凝土的含气量会随着搅拌机的增加呈现略微降低的趋势；充盈率超过三分之一后，充盈率对混凝土的含气量基本没有影响。分析其原因为，提高搅拌机的充盈率可以是混凝土获得更加充分的搅拌，使混凝土内不稳定的气泡逸出，从而使混凝土的含气量略微降低。3结论
试验结果表明含气量试验中搅拌机的充盈率、搅拌时间、静置时间以及振动时间试验条件对混凝土混凝土含气量测试值有着重要影响：
（1）混凝土含气量试验中搅拌时间的增加会降低混凝土含气量的测试值，但是当搅拌时间超过150s后，这种提高效果会逐渐减弱。
（2）混凝土含气量试验中搅拌后静置时间的增加会降低混凝土含气量的测试值，降低效果会随着静置时间的增加而减弱，当静置时间达到10min，降低效果消失。
（3）混凝土含气量试验中振动时间的增加会大幅降低混凝土含气量的测试值，当振动时间超过20s，降低效果消失。
（4）混凝土含气量试验中搅拌机的充盈率的增加可以略微降低混凝土含气量的测试值。
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