含气量试验检测

混凝土拌合物含气量试验检测技术

摘要：混凝土含气量是影响其耐久性、工作性和力学性能的关键参数之一。适当的引气可显著提高混凝土的抗冻融循环能力、抗渗性及拌合物的易性。本文系统阐述了含气量检测的主要方法、原理、应用范围、相关标准及仪器设备，为工程实践提供技术参考。

1. 检测项目：方法与原理

含气量检测旨在测定新拌混凝土中气泡的体积占混凝土总体积的百分比。主要检测方法包括：

1.1 气压法

• 原理：依据波义耳定律（Boyle's law），即在恒温条件下，气体的压力与体积成反比。首先向已知容积的测定钵内注入一定压力的空气，形成初始压力P1。然后将混凝土试样装入钵中并密封，通过注水阀向钵内注水至满，以排除非气孔部分的空气，再向密闭腔体加压至初始压力P1。此时，钵内气相体积被压缩，压力平衡后，通过测量压力变化引起的液面下降或直接由压力表换算，即可得出混凝土中气泡所占体积百分比。

• 特点：结果受骨料孔隙影响小，适用于骨料含孔隙的普通混凝土，应用广泛。

1.2 水压法

• 原理：同样基于波义耳定律。将混凝土试样放入容积固定的测定钵中，注水至满并密封。通过手动泵对密闭的钵体水腔加压，使水渗入混凝土孔隙并压缩气泡。压力达到设定值后，通过测量被压缩的气体体积（通过量筒内水位变化读取），直接计算出含气量。

• 特点：直接测定气体体积，直观准确，但操作稍繁，对骨料孔隙较敏感。

1.3 体积法（改良法）

• 原理：通过测定排除拌合物中气泡前后拌合物体积的变化来计算含气量。通常使用一个带刻度圆柱形容器，先测定一定质量的混凝土拌合物摊平后的体积V1，然后通过振动、插捣或采用酒精等介质洗去气泡的方式使其密实，测得密实后的体积V2。含气量A = [(V1 - V2) / V1] × 100%。

• 特点：设备简单，但精度相对较低，易受操作影响，多用于砂浆或粗略估计。

1.4 其他方法

• 密度推算法：通过精确测定混凝土拌合物的实际密度和理论密度（根据各组分密度及配合比计算的无空气状态密度），两者之差即为空气体积。公式为：含气量 A = [(理论密度 - 实际密度) / 理论密度] × 100%。此法精度依赖于各组分密度和称量的准确性。

2. 检测范围与应用领域

含气量检测是控制混凝土质量的重要环节，主要应用于：

• 抗冻混凝土：尤其是水工、港工、道路、桥梁及北方寒冷地区结构。规范通常要求含气量控制在4.0%-6.0%（具体根据骨料最大粒径、环境条件而定），以提高抗冻耐久性。

• 泵送混凝土与高流态混凝土：适量引气可改善拌合物黏聚性、保水性，减少离析泌水，提高可泵性。

• 轻骨料混凝土：需准确区分引入的气泡和骨料自身孔隙，常采用体积法或对骨料进行预湿处理后的气压/水压法。

• 高性能混凝土与自密实混凝土：含气量影响其流变性能、强度及耐久性，需进行精确控制。

• 砂浆与灌浆材料：控制其工作性和密实度。

• 混凝土配合比设计与质量控制：验证引气剂效果，监控生产稳定性。

3. 检测标准与规范

国内外对混凝土含气量试验制定了详细的标准，确保检测结果的一致性和可比性。

• 中国国家标准（GB/T）：

  • GB/T 50080-2016 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》：详细规定了气压法和水压法的仪器设备、试验步骤、结果计算。

  • GB/T 50082-2009 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》：在抗冻试验中涉及对混凝土含气量的要求。

• 中国行业标准：

  • JGJ/T 70-2009 《建筑砂浆基本性能试验方法标准》：包含了砂浆含气量的试验方法（体积法）。

  • SL/T 352-2020 《水工混凝土试验规程》：针对水工混凝土特点，规定了相应的含气量测试方法。

• 国际与美国标准：

  • ASTM C231/C231M-22 《Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method》：气压法标准。

  • ASTM C173/C173M-22 《Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method》：水压法（体积法）标准。

  • BS EN 12350-7:2019 《Testing fresh concrete - Part 7: Air content - Pressure methods》：欧洲压力法标准。

  • JIS A1128:2022 《Methods of test for air content of fresh concrete by pressure method》：日本工业标准。

4. 检测仪器与设备

4.1 气压式含气量测定仪

• 主要构成：由测定钵（容量通常为7L或根据骨料最大粒径选择）、钵盖（带有进气阀、排气阀、注水阀、压力表及气室）、手泵或空气压缩机连接口、刮平工具等组成。

• 功能：通过内置气室建立初始压力，并利用压力平衡原理直接在校准好的压力表盘上读取含气量值，或通过计算获得。仪器须定期进行校准（采用注水法或标准柱法）。

4.2 水压式含气量测定仪

• 主要构成：包括测定钵、钵盖（带有观察镜、刻度管、进水阀、排气阀、微调阀）、量筒、手摇泵或加压泵等。

• 功能：通过加压使水进入混凝土孔隙，在刻度管中直接读出被排除的水的体积，该体积即对应于混凝土中的空气体积，计算直接。

4.3 辅助设备

• 振动台或捣棒：用于装样密实。

• 电子秤：量程不小于50kg，感量不大于5g，用于称量试样质量（密度法用）。

• 量筒、注水器、刮刀、抹刀、校正器具（标准柱） 等。

结语
选择合适的含气量检测方法需综合考虑混凝土类型、骨料特性、精度要求及现场条件。气压法因其高效、受骨料影响小成为工程现场最常用的方法；水压法则在实验室精度要求高时更具优势；体积法适用于快速粗略评估。无论采用何种方法，都必须严格遵守相应标准规范的操作流程，并定期对仪器进行校准，以确保检测数据的准确可靠，从而有效指导混凝土的生产与施工，保障工程结构的长期耐久性。