维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第７期 ２ ０ ０ ８年３月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ（）１．３４ Ｎｏ．７ Ｍａｒ．２００８ ・１８５－ 文章编号：１００９ ６８２５（２００８）０７—０１８５—０２ 引气剂对水泥稳定碎石力学性能的影响研究 薛 荣 陈剑涛 摘 要：介绍了引气剂品种的选择，通过室内试验研究了掺加引气剂的水泥稳定碎石力学性能，同时对不同水泥用量、不 同引气剂用量条件下水泥稳定碎石的力学性能进行了对比分析，从而促进引气剂在水泥稳定碎石中的应用。 关键词：引气剂，水泥稳定碎石，力学性能，抗裂性能 中图分类号： Ｉ＇Ｕ５０２ 文献标识码：Ａ 引气剂是最古老的水泥和混凝土外加剂之一，国外在２０世 为了从强度、模量和收缩等方面反映引气剂对水泥碎石材料 纪３０年代就发现对混凝土引气能大大提高混凝土的抗渗性、抗 的影响，试件均按最大干密度和最佳含水量成型，以试件容量控 冻性、抗盐冻剥蚀性，并研制出许多商业引气剂，很快得到广泛的 制采用静力压实法制备，在养生事常温湿气养生。无侧限抗压强 推广和使用。现在北美、欧洲、Ｆ１本等国家几乎所有的混凝土 度试验、间接抗拉强度试验、抗压回弹模量试验、冻融试验均采用 （７０％－－８０％以上）都掺引气剂…。我国从２０世纪５０年代开始 ＋１５ ｅｍ×ｈ１５ ｃｍ试件；收缩试验、抗弯拉强度采用１０ ｃｍ× ｍ×４０ ｃｍ的梁式试件Ｌ３ Ｊ。 在水工混凝土中引气，以保证水工结构的耐久性。在水泥稳定碎 １０ ｃ石基层领域，引气剂很少被研究，仪东南大学材料系与南京公路 剂可以提高抗冻性能，也并未进行进一步的理论与试验研究。 本次试验采用两个水泥剂量：３％和５％。集料级配采用规范 引气剂），１％，２％，３％，６％。 ４ ３ ２ １ 建设处在二灰碎石防冻剂的开发和机理研究中发现，适量的引气 推荐范围中限。引气剂溶于水后使用，其试验浓度为０％（即不掺 日 《巡骥幽 醛蕈 ５ ５ ４ ５ ３ ５ ２ ５ １ 引气剂品种的选择 基（苯）磺酸钠、松香皂和皂角素产品，日本的毕索尔和美国的文 松树脂也有少量使用，它们大多是天然松脂类产品。文松树脂是 由松树根中提取的松香配制而成，是美国ＡＣＩ（混凝土协会）、ＰＣＡ （波特兰水泥学会）和ＡＣＰＡ（水泥混凝土路面学会）共同规定使用 的产品［２ｌ。 ３试验结果分析 目前国内使用的引气剂品种包括：松香热聚物、松香酸钠、烷 ３．１ 无侧限抗压强度 ＿◆－水泥３％，７ ｄ ＋＋十水泥３％，２８ ｄ 水泥５％，７ ｄ 水泥５％，２８ ｄ 本次试验中选用 常用的松香酸钠引气剂，其主要技术指标 见表１。 表１引气剂技术参数 评价指标 外观 有效物含量／％ 水不溶物／％ 数值 褐色，半流态状 ＞９９ ＜１ ‘ ｐＨ值 ８～９（１％溶液） 减水率／％ 起泡能力 ５～８ ３９０ ｎｍａ－－４１０ ｒａｍ（罗氏泡沫仪），泡沫稳定性大于８５％ ２试验方案 ＣＡ５混凝土配合比确定后，应对该配合比进行６次～１０次的 ［２］高琼英．建筑材料［Ｍ］．武汉：武汉理工大学出版社，２００６． 重复试验进行验证，其平均值不应低于配制的强度值，确保其稳 ［３］ＪＧＪ ５５—２０００，混凝土配合比设计规程［Ｓ］． 定性。 参考文献： ［１］魏鸿汉．建筑材料［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００６． ［４］（出／ｒ １４６８４—２００１，建筑用砂［Ｓ］． ［５］ＧＢ＃Ｆ １４６８５—２００１，建筑用石［ｓ］． ［６］（诏５０２０４—１９９９，普通硅酸盐水泥标准［ｓ］． Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ０ｆ Ｃ４５ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｄａｐｔｅｄ ｒａｔｉｏ ＤＵＡＮ Ｙｏｎｇ－ｐｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ（２４５ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ（２４５ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｄａｐｔｄ ｅｒａｔｉｏ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｎ ｏｆ ａｄａｐｔｇｄ ｒａｔｉｅｏ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｎｄ ｓｕｐｐｌｉｅｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｎ ｇｏｆ ＣＡ５ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｄａｐｔｅｄ ｒａｔｉｏ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣＡ５ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｄａｐｔｅｄ ｒａｔｉｏ，ｄｅｓｉｎ ｍｅｔｈｏｇｄ 收稿日期：２００７—１１－１２ 作者简介：薛荣（１９７５一），女，工程师，江苏江南路桥工程有限公司，江苏无锡２１４１８５ ２１４１８５ 陈剑涛（１９７３一），男，工程师，江苏江南路桥工程有限公司，江苏无锡维普资讯 http://www.cqvip.com
．１８６． 誊孝；背 山 西建 筑 胶凝材料也是有限的，因而引气剂的影响也是有限的。而到了后 这种半刚性材料而言，应降低材料的刚性，增加其柔韧性，且不降 期，水泥的凝结和硬化已经基本完成，胶凝材料的增多给了引气 低其抗弯拉强度，一般情况下，材料越密实，弹性模量越大。掺引 剂反应的空间，使得引气剂的副作用也明显表现出来。因此，引 气剂既提高了抗弯拉强度，又降低了抗弯拉弹性模量。 气剂对２８ ｄ强度影响大于７ ｄ的影响。 ３．４收缩变性 ３．２抗弯拉强度 抗弯拉强度主要通过抗折试验来验证，试验结果见表２。 表２抗弯拉强度 、＼ 溶液浓度／％ 一干缩最小时对应的引气剂掺量与抗弯拉强度峰值掺量基本 致，两者都具有同一个最优含气量。 随着引气剂含量的增大，水泥稳定碎石材料的温缩系数逐渐 ＭＰａ 水泥剂妄 ３（２８ ｄ） ５（２８ ｄ） Ｏ １．２６ １．５９ １ １．２ｌ １．５５ ２ １．３６ １．６５ ３ １．２７ １．７２ ６ １．０５ １．２２ 减小。国外的研究表明，含气量增大，材料的热扩散系数和热传 导系数减小ｌ４』，试验结果也证明了这一点。这对路面结构减小温 缩应力是有利的。 ４抗裂性能评价 垂 蓍 器 从试验结果分析，由于掺引气剂的混合料其抗压和抗拉的特 点有所不同，在合理引气剂掺量范围内，掺有引气剂的材料与不 掺的相比抗压强度基本不变，而抗弯拉强度提高了１０％～１５％， 抗弯拉弹性模量降低了。因此，计算极限拉应变值将有所增大。 无论是干缩抗裂系数，还是温缩抗裂系数，当水泥剂量为３％ 时，引气剂溶液浓度在２％为最佳；当水泥剂量为５％时，引气剂 溶液浓度／％ 溶液浓度在３％为最佳。表明对于一定剂量的水泥稳定碎石材 料，存在一个最佳引气剂掺量，该最佳引气剂掺量随着水泥含量 由图２可见，当引气剂溶液浓度小于４％时，强度基本上不会 的增加而增加。 降低；当溶液浓度在２％～３％时，抗弯拉强度还会有一定程度的 国外的一些资料表明，引气剂可以大幅度提高水泥砂浆的断 图２ 抗弯拉强度与引气剂关系 提高。这是因为在合适的含气量以内时，材料工作性改善；离析 裂能，其提高幅度约４０％。在水泥稳定碎石中引入气泡，比不引 和泌水减少，引气混合料均匀性高，抗弯拉强度离散小，因此强度 气的材料，相同荷载下的变形却成倍增加，极限应变最多可增加 会提高。在适宜的含气量范围，气泡占用或夺取了本来聚集在界 １倍～３倍。但是如果引气量过大或者引入的气泡太大，将大大 面区的水分，使界面结构改善，增强了界面的抗拉能力，弯拉强度 降低砂浆强度并可能破坏变形稳定性，最终导致断裂能降低。 得到提高。但是当含气量过大时，气泡将在集料界面富集，大大 ５结语 削弱界面抗拉强度，因此抗弯拉强度也明显下降。 掺外加剂是改善水泥稳定碎石材料抗裂性能的一个重要措 ３．３弹性模量 施。通过对掺引气剂水泥稳定天然碎石材料的室内试验，得出结 论：１）在合理引气剂掺量范围内（文中试验范围是２％～３％），无 侧限抗压强度和劈裂强度不会下降太多，抗弯拉强度有一定程度 模量更多的是取决于集料的强度和水泥水化产生浆体的含量。 的提高。２）干缩最小时对应的掺量与抗弯拉强度峰值掺量基本 只有当引气剂的浓度超出合理范围后，过多的气泡改变了材料的 致。３）引气剂掺量越大，水泥稳定碎石掺量温缩系数越小。４） 结构，才会导致其抗压回弹模量下降。 气剂掺量的增加，抗压回弹模量变化幅度并不大。因为抗压回弹 一引气剂掺量对水泥碎石抗压回弹模量的影响见图３。随着引 对于一定剂量的水泥稳定碎石材料，存在一个最佳引气剂掺量， 且最佳引气剂掺量随着水泥含量的增加而增加。 参考文献： 孽 蓍 墨 溶液浓度／％ 量 咖 ［１］宋拥军．含气量对混凝土抗冻性能的影响［Ｊ］．中国三峡建设， １９９９（１１）：８０—８１． 娶 溶液浓度／％ ［２］傅６５． 智．道路混凝土掺引气剂的研究［Ｊ］．公路，１９９８（２）：６４— ［３］ＪＴＪ ０５７—９４，公路工程无机结合料稳定材料试验规程［Ｓ］． ［４］沙爱民．半刚性路面材料结构与性能［Ｍ］．北京：人民交通出 版社．１９９８． 图３抗压回弹模量与 引气剂掺量关系 图４抗弯拉模量与 引气剂掺量关系 图４为弯拉弹性模量随引气剂掺量的变化情况。随着引气 ［５］韩素华．水泥稳定粒料结构层试验检测控制［Ｊ］．山西建筑， 剂掺量的增加，抗弯拉回弹模量也随之减小。对于水泥稳定碎石 ２００５，３１（１８）：２４—２５． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ａｆｆｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｉｒ—－ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｔｏ ｃｅｍｅｎｔ ｓｔａｂｌｅｄ ｒｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ＸＵＥ Ｒｏｎｇ ＣＨＥＮＪｉａｎ－ｔａｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｉｒ－ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ａｉｒ—ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｔｏ ｃｅｍｅｎｔ ｓｔａｂｌｅｄ ｒｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎｄｏｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｃｏｍｐａｒｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｓｔａｂｌｄ ｒｏｅｃｋ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｅｍｅｎｔ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｎｄ ａａｉｒ－ｅｎｔｒａｉｎ— ｉｇ ａｎｇｅｎｔ ｑｕａｎｔｉｔｙ，ｔｏ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｉｒ－ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｉｎ ｃｅｍｅｎｔ ｓｔａｂｌｄ ｒｏｅｃｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｉｒ－ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｃｅｍｅｎｔ ｓｔａｂｌｄ ｒｏｅｃｋ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｔｉ—ｃｒａｃｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ
