1引言

　　20世紀(jì)30年代，引氣劑的偶然發(fā)現(xiàn)是最重要的技術(shù)進(jìn)步之一。引氣劑是混凝土中使用得最早的外加劑，它能使混凝土或砂漿攪拌過程中引入大量均勻分布并且封閉微小的氣泡。美國于1937年開始研究引氣劑，首創(chuàng)了松香樹脂酸類引氣劑——“文沙”（Vinsol）樹脂，它是制作木松香過程中的副產(chǎn)品。日本于20世紀(jì)40年代引進(jìn)加氣混凝土技術(shù)，并于1966—1975年期間制定了引氣劑的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。我國是從50年代開始引氣劑的研究，生產(chǎn)松香熱聚物和松香皂。隨著混凝土技術(shù)發(fā)展的需要，特別是引進(jìn)國外施工設(shè)備和國外工程公司進(jìn)入我國施工市場，引氣劑得到廣泛重視。除了改善混凝土凍融耐久性，加入引氣劑還可以提高其工作性，增加了混凝土的泵送性。在倡導(dǎo)綠色建筑的今天，高性能混凝土（HPC）是混凝土的發(fā)展方向，因此需要優(yōu)質(zhì)引氣劑來改善混凝土的性能和耐久性。

　　2引氣劑的種類及作用機(jī)理

　　2.1引氣劑的種類

　　引氣劑是一種表面活性劑，圖1是典型的引氣劑化學(xué)式。表面活性劑由長鏈分子組成，一端是對水有很強(qiáng)吸引力的親水基，另一端是對水沒有吸引力的疏水基�；�于親水分子的性質(zhì)，表面活性劑可分為陰離子、陽離子、非離子型和兩性分子等類型。工程中應(yīng)用的引氣劑大部分屬于陰離子型，如松香皂、十二烷基硫酸鹽類、烷基磺酸鹽、三萜皂甙、松香熱聚物、JDU多功能引氣劑等等。在混凝土領(lǐng)域中，根據(jù)生產(chǎn)原料，引氣劑可分為以下幾種：

　　（1）松香類引氣劑

　　通過各種不同工藝對松香進(jìn)行改性得到的松香衍生物，根據(jù)不同的改性方法可分為松香皂類和松香熱聚物類引氣劑。

　　（2）烷基苯磺酸鹽類引氣劑

　　一般是烷基苯用濃硫酸、發(fā)煙硫酸或液體三氧化硫作為磺化劑而制得的產(chǎn)品，主要有烷基苯磺酸鈉和烷基硫酸鈉。

　�。�3）皂普類引氣劑

　　最初是從多年生喬木皂莢樹的果實(shí)皂角或皂莢中提取出來的，辛辣刺鼻的物質(zhì)，其主要成分為三萜皂甙，引氣性能較佳。

　�。�4）脂肪醇磺酸鹽類引氣劑

　　主要有脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸鈉和脂肪醇硫酸鈉等。其中脂肪醇聚氧乙烯醚簡稱醇醚，是非離子型表面活性劑中發(fā)展較快、用量較大的品種。

　�。�5）其他

　　主要有蛋白質(zhì)添加劑、使用過的機(jī)油、石油磺酸鹽和一些具有較強(qiáng)引氣功能的減水劑等。其中引氣減水劑主要有改性木質(zhì)素磺酸鹽和聚烷基芳基磺酸鹽。

　　2.2引氣劑的作用機(jī)理

　　Leara解釋了引氣劑引入氣泡的機(jī)理：在水－空氣界面上，親水基指向水中；在水泥－水界面上，親水基吸附在水泥或其水化粒子表面，而憎水基指向水中，導(dǎo)致水泥界面憎水，形成憎水性的吸附層。引氣劑在水－空氣界面上的吸附作用，降低了水的表面張力，促進(jìn)了氣泡的形成。

　　不同引氣劑的分子結(jié)構(gòu)不同，其起泡性和穩(wěn)泡性存在差異，影響起泡性能的主要因素主要有表面張力、表面電荷、表面粘度以及氣體的透過性。大部分引氣劑均為陰離子表面活性劑，存在憎水基團(tuán)和親水基團(tuán)，在混凝土水泥－水－氣組成的界面上，憎水基向空氣一面定向吸附，親水基與水泥顆粒和水化粒子相吸附，在水泥顆粒及其水化粒子表面上形成憎水化吸附層，這種吸附層在憎水基的作用下力圖靠近空氣表面，引氣劑在這種多重界面上的吸附作用顯著降低了水的表面張力，使在攪拌過程中混凝土能引入大量的氣泡，且這些氣泡帶有相同的電荷、相互排斥，因此這些氣泡能均勻分布。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土中加入其他表面活性劑也可以引入大量氣泡，然而，引入的氣泡必須要有足夠長的壽命周期，才能發(fā)揮作用。但是在運(yùn)輸和澆筑過程中，許多氣泡破裂，混凝土的含氣量下降。因此，提高混凝土中鈣鹽的含量，引氣劑會使鈣鹽產(chǎn)生沉淀并吸附在氣泡的液膜表面，增加了氣泡膜的厚度，有效防止了氣泡的破滅，提高了氣泡的穩(wěn)定性。

　　3引氣劑對混凝土性能的影響

　　3.1引氣劑對混凝土工作性能的影響

　　加入引氣劑后，在混凝土漿體中產(chǎn)生大量微小氣泡，混凝土的粘度降低。此外，這些氣泡減小了骨料顆粒之間的摩擦，使混凝土和易性得到較大程度的改善在保持水灰比不變的情況下，加入引氣劑可以增加混凝土的坍落度，一般認(rèn)為，含氣量增加1%，混凝土的坍落度增加10mm。同時，引氣劑還有減水的作用，在用水懂不變的情況下，可以提高其流動性。在水泥用量低的大體積混凝土工程添加引氣劑，在混凝土中引入4%～8%的含氣量，以保證混凝土澆筑所需的工作性。

　　3.2引氣劑對混凝土力學(xué)性能的影響

　　3.2.1引氣劑對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

　　強(qiáng)度是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為，引氣劑的加入會降低混凝土的抗壓強(qiáng)度，含氣量每增加1%，抗壓強(qiáng)度降低4%～6%，制約著引氣劑在我國的使用。引氣導(dǎo)致的強(qiáng)度損失不僅取決于混凝土拌合物的水灰比，也取決于水泥用量。對于水泥用量高的高強(qiáng)混凝土，抗壓強(qiáng)度會隨著引氣量的增大而損失較大；然而，對于水泥用量較低的低強(qiáng)混凝土而言，抗壓強(qiáng)度隨著引氣量的增大而損失很小，當(dāng)水泥用量低于某一值時，抗壓強(qiáng)度還有可能有所提高。

　　除此之外，引氣劑的種類和摻入量對混凝土的抗壓強(qiáng)度也有很大的影響。高輝等對比研究了烷基磺酸鹽類引氣劑（用a表示）和sJ三萜皂甙引氣劑（用B表示）對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，摻加B類引氣劑抗壓強(qiáng)度損失量較小。歐陽新平等研究了在引氣劑用量不同時，混凝土抗壓強(qiáng)度的變化。結(jié)果表明：當(dāng)引氣劑用量從0增加到0.0024%時，抗壓強(qiáng)度提高；當(dāng)引氣劑用量從0.0024%增加到0.0056%時，抗壓強(qiáng)度降低；當(dāng)引氣劑用量大于0.0056%時，抗壓強(qiáng)度并沒有顯著變化。

　　3.2.2引氣劑對混凝土抗折強(qiáng)度的影響

　　加入引氣劑后，引入的氣泡黏結(jié)著固體顆�？梢詼p小其下沉的趨勢，從而降低了新拌混凝土的離析和泌水，改善混凝土的界面特性，降低硬化混凝土內(nèi)部的微裂紋數(shù)量，特別是對C70以上的高強(qiáng)度混凝土而言，能夠使混凝土的抗折強(qiáng)度的損失得以補(bǔ)償王稷良等研究表明，烷基苯磺酸鹽類和皂甙類引氣劑對混凝土抗折強(qiáng)度沒有明顯的影響，后者還略有增加。例如在道路混凝土中加入引氣劑，可以提高混凝土的抗折強(qiáng)度。

　　4新型高性能引氣劑的研究與應(yīng)用

　　目前市場上常見的引氣劑存在溶解性差，工程推廣應(yīng)用受到限制。隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，研究和開發(fā)性能優(yōu)異及復(fù)配相容性好的高性能引氣劑具有極其重要的意義國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)了多種新型引氣劑，如在上個世紀(jì)林永達(dá)研制出了RSF和CJ4兩種新型引氣劑，兩者均可使混凝土的抗凍融能力提高12倍以上。其中，CJ4引氣劑具有冷溶的特點(diǎn)，其性能指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。CJ4引氣劑在湖北清江高壩洲水利工程中得到應(yīng)用，取得了令人滿意的效果。

　　5結(jié)論與展望

　　引氣劑對混凝土的影響主要包括提高和易性、提高抗凍融耐久性、抗?jié)B性能增強(qiáng)、抗碳化和氯離子滲透能力也有所提高。隨著高性能混凝土及超高性能混凝土的發(fā)展，引氣劑的應(yīng)用會更加廣泛。高性能引氣劑正逐漸成為今后研究的熱點(diǎn)，重點(diǎn)解決引氣劑和其他外加劑相容的問題，并制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。