低氣壓環(huán)境對(duì)混凝土性能的影響探究

高志敏

青海省交通檢測(cè)有限公司，青海 西寧 810001

高原寒冷地區(qū)，氣候環(huán)境特殊，混凝土結(jié)構(gòu)物的主要破壞形式為凍融破壞。低溫、干燥、大溫差等因素對(duì)混凝土性能的影響研究已經(jīng)較為深入，但低氣壓環(huán)境的影響則研究較少，相關(guān)機(jī)理還不甚清晰。通過研究低氣壓對(duì)混凝土微觀結(jié)構(gòu)、宏觀性能的影響，探究低氣壓條件下混凝土性能的劣化機(jī)理，從而針對(duì)性提出改進(jìn)措施。

1 低氣壓環(huán)境對(duì)混凝土含氣量和孔結(jié)構(gòu)的影響

含氣量和孔結(jié)構(gòu)是混凝土比較重要的微細(xì)觀指標(biāo)，對(duì)混凝土的抗凍耐久性會(huì)產(chǎn)生直接影響。通過添加引氣劑，在混凝土中引入大量穩(wěn)定的微小氣泡，可以緩沖混凝土發(fā)生凍脹時(shí)的體積壓力，對(duì)減緩或減輕混凝土凍脹破壞具有顯著作用。但低氣壓環(huán)境（一般海拔每升高1000m，大氣壓降低約10%）可能會(huì)對(duì)混凝土中引氣劑的引氣能力及效果產(chǎn)生不利影響［1-2］。

李雪峰等［1］采用低氣壓試驗(yàn)箱模擬低氣壓環(huán)境，研究不同攪拌氣壓下的低氣壓環(huán)境對(duì)新拌混凝土含氣量和硬化混凝土氣孔結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)環(huán)境氣壓越低，新拌混凝土的含氣量隨越低，而且初始含氣量越高，含氣量的衰減速率越大；隨著環(huán)境氣壓的降低，硬化混凝土的氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)也呈劣化趨勢(shì)，說明氣壓降低對(duì)混凝土產(chǎn)生了多方面的不利影響。李雪峰等［2］研究了不同引氣劑在低氣壓環(huán)境中的效果，發(fā)現(xiàn)添加不同引氣劑混凝土性能的衰減程度不盡相同，但均呈線性減小的趨勢(shì)；建議在低氣壓地區(qū)，研究新拌混凝土含氣量與環(huán)境氣壓之間的關(guān)系，根據(jù)區(qū)域氣候環(huán)境特點(diǎn)，通過試驗(yàn)確定合適的混凝土引氣劑種類和摻量，推薦皂甙類引氣劑并適當(dāng)增大引氣劑摻量。

岑國(guó)平等［3］分別在陜西西安（海拔490m）和青海玉樹機(jī)場(chǎng)（海拔3900m）進(jìn)行了引氣劑搖泡試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)玉樹地區(qū)的氣泡高度相對(duì)較小，泡沫持續(xù)時(shí)間也明顯較低，說明引氣劑的引氣能力降低，氣泡數(shù)量少且不穩(wěn)定，建議在高原地區(qū)機(jī)場(chǎng)道面混凝土施工中應(yīng)適當(dāng)增大引氣劑摻量。Shi Y.等［4］分別研究了湖北和西藏地區(qū)大氣壓力對(duì)引氣劑和引氣混凝土的影響，結(jié)果表明，低氣壓增加了引氣劑溶液的表面張力，降低了其發(fā)泡性能；增加了混凝土內(nèi)部孔隙的直徑，降低了孔隙分布均勻性，從而導(dǎo)致混凝土的凍融破壞；建議通過優(yōu)選引氣劑種類、適當(dāng)增加引氣劑用量、優(yōu)化孔隙結(jié)構(gòu)等方法，保證低氣壓地區(qū)混凝土的抗凍耐久性。

朱長(zhǎng)華等［5］采用搖泡試驗(yàn)對(duì)北京、格爾木南山口兩地的引氣劑性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)氣泡的最大體積相當(dāng)，但北京地區(qū)引氣劑溶液的氣泡數(shù)量較多，氣泡粒徑分布更均勻、更穩(wěn)定，說明環(huán)境氣壓對(duì)泡沫的牢固程度有較大影響；通過混凝土拌合物性能試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)格爾木地區(qū)新拌混凝土的含氣量遠(yuǎn)低于北京，而且引氣劑摻量越大，兩地混凝土含氣量的差距越大。李雪峰［6］研究了低氣壓環(huán)境對(duì)混凝土各項(xiàng)指標(biāo)的影響，新拌引氣混凝土含氣量和硬化混凝土氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)都隨氣壓降低而劣化；據(jù)此建立了混凝土抗凍性與相關(guān)性能指標(biāo)（水灰比、氣泡間距系數(shù)及含氣量）的量化關(guān)系。

2 低氣壓環(huán)境對(duì)混凝土宏觀性能的影響

低氣壓環(huán)境通過對(duì)混凝土含氣量和孔結(jié)構(gòu)等微觀指標(biāo)產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而影響混凝土的宏觀性能。

柯國(guó)炬等［7］研究了海拔條件對(duì)引氣劑引氣性能的影響，發(fā)現(xiàn)攪拌氣壓降低，引氣劑引氣能力受到削弱，泵送混凝土含氣量降低，可泵性劣化?？聡?guó)炬等［8］發(fā)現(xiàn)引氣劑能有效的降低混凝土泵送阻力，但低壓條件下，引氣劑的引氣能力大幅降低，混凝土坍落度、擴(kuò)展度也受到不利影響，可泵性降低。

Huo J.等［9］綜述了低氣壓環(huán)境對(duì)混凝土內(nèi)部氣泡數(shù)量、結(jié)構(gòu)和宏觀性能（工作性能、力學(xué)性能、耐久性）的影響，結(jié)果表明，在其他條件不變的情況下，混凝土中的含氣量隨氣壓的降低而線性下降；混凝土性能劣化的主要原因是氣泡特性（氣泡含量、氣泡間距系數(shù)、氣泡半徑、氣泡比表面積等）的變化。推薦負(fù)載有陽(yáng)離子低聚物表面活性劑的納米二氧化硅（負(fù)電荷）作為新型的引氣劑，用來優(yōu)化低氣壓環(huán)境下混凝土的氣泡特性。

3 結(jié)論

（1）綜述了低氣壓環(huán)境對(duì)混凝土含氣量、孔結(jié)構(gòu)和宏觀性能的影響，認(rèn)為低氣壓環(huán)境對(duì)混凝土存在不利影響；

（2）在低氣壓地區(qū)，建議采取優(yōu)化引氣劑結(jié)構(gòu)（類型選擇優(yōu)化）、改進(jìn)混凝土配比（適當(dāng)增大引氣劑摻量、摻配其它材料）、加強(qiáng)施工過程控制（避免過振）等措施來保證混凝土足夠的含氣量、優(yōu)化氣泡特性和孔結(jié)構(gòu)，從而減輕低氣壓對(duì)混凝土力學(xué)性能和抗凍性的影響。