引气剂的定义

　　引气剂是指能使混凝土在拌合过程中引入大量微小、封闭而稳定的气泡的外加剂。

　　二十世纪30年代，美国的汽车交通发展迅速，而混凝土路面破坏严重，尤其是在北方地区的冬季期间，为防止混凝土路面结冰而喷撒除冰盐（如氯化钙、氯化钠）的路面破坏更加严重。通过试验研究发现，用掺入树脂和油类等助剂作为助磨剂的水泥所配制的混凝土，此类破坏程度较轻。这一发现促使人们对引气剂的作用机理和作用效果进行了深入的研究，并促使人们开发研制有效的引气剂。目前已有多种引气剂产品，并且对引气所产生的改善混凝土抗冻融性、和易性方面的效应也进行了深入研究。

　　最早取得技术专利的混凝土引气剂是文沙树脂，它是木松香精制过程中的一种副产品。我国50年代研制了以松香热聚物为主要成分的引气剂，接着进行了松香皂、OP乳化剂和801－2等引气剂的研究应用工作。目前市场上销售的引气剂主要有PC－2型引气剂、CON－A型引气剂、KF微沫剂和SJ－1、SJ－2引气剂等。

　　引气剂掺量非常小，却能因使混凝土在搅拌过程中引气而大幅度改善混凝土的抗冻融循环方面的耐久性，应用在道路、桥梁、大坝和港工等方面，大大提高了它们的使用寿命，因此，它是一种非常重要的外加剂。所以，引气剂问世至今，仍然被看作是混凝土材料科学发展过程中的一大重要发现。

　　引气剂的种类

　　根据化学成分，引气剂主要有以下几类：

　　1）木材树脂酸盐；

　　2）合成洗涤剂类；

　　3）磺化木质素的盐类；

　　4）石油酸盐类；

　　5）蛋白质的盐类；

　　6）脂肪酸或树脂酸及其盐类；

　　7）有机硅化合物类；

　　8）磺酸烃的有机盐类等。

　　引气剂的作用机理

　　混凝土引气剂基本上都属于阴离子表面活性剂，其分子结构由憎水基团和亲水基团组成，亲水基团在分子溶于水解离后会因释放出阳离子而带正电荷。

　　概括起来讲，引气剂的作用机理在于：在混凝土搅拌过程中能使其大量包裹微小的气泡，而这些微小的气泡又能稳定地存在于混凝土体内。

　　具体地分析，引气剂的作用机理包括以下方面：

　　5.1 界面活性作用

　　不加引气剂时，搅拌混凝土过程中，也会裹入一定量的气泡。但是当加入引气剂后，在水泥－水－空气体系中，引气剂分子很快吸附在各相界面上。在水泥－水界面上，形成憎水基指向水泥颗粒，而亲水基指向水的单分子（或多分子）定向吸附膜；在气泡膜（也即水－气界面）上，形成憎水基指向空气，而亲水基指向水的定向吸附层。由于表面活性剂的吸附作用，大大降低了整个体系的自由能，使得在搅拌过程中，容易引入小气泡。

　　5.2 起泡作用

　　泡可分为气泡、泡沫和溶胶性气泡三种。混凝土中的泡属于溶胶性气泡。

　　清净的水不会起泡，即使在剧烈搅动或振荡作用下，使水中卷入搅成细碎的小气泡而混浊，但静置后，气泡立即上浮而破灭。但是当水中加入引气剂（比如洗衣粉）后，经过振荡或搅动，便引入大量气泡。其原因是：液体表面具有自动缩小的趋势，而起泡是一种界面面积大量增加的过程，在表面张力不变的情况下，必然导致体系自由能大大增加，是热力学不稳定的系统，会导致气泡缩小、破灭。但在引气剂存在的情况下，由于它能吸附到气-液界面上，降低了界面能，即降低了表面张力，因而使起泡较容易。

　　5.3 稳泡作用

　　通过试验发现，将有些表面活性剂加入混凝土中，在搅拌过程中也能引入大量微小气泡，但是当将混凝土静置一定时间，或经过运输、装卸、浇注后，混凝土的含气量却大大下降，大部分气泡都溢出消失了，而引气剂则不同，掺入后，不但能使混凝土在搅拌过程中引入大量微小气泡，而且这些气泡能较稳定地存在，这是使硬化混凝土中存在一定结构的气孔的重要保证。

　　研究表明，气泡的稳定与静表面张力并非简单的关系，还取决于一些其它的条件，包括在气泡周围形成有一定机械强度和弹性的膜、要有适当的膜表面粘度、适当的液相介质粘度、使泡膜不易流失、泡膜动电电位提高等，对于混凝土这样的多项系统，情况就更复杂了。

　　由于上述作用，使得掺加引气剂的混凝土在搅拌过程中所形成的气泡大小均匀（20～1000μm），迁移速度小，且相互聚并的可能性也很小，基本上都能稳定地存在与混凝土体内。

　　还有一项试验数据，也能够帮助说明掺加引气剂混凝土中引入的气泡的稳定性：一些阴离子引气剂在含钙量高的水泥浆溶液中有钙盐沉淀，当微细的水泥颗粒周围和气泡膜上的这种沉淀物浓度适当时，能防止气泡破灭，如下：

 由松香溶液产生的泡沫在清水和饱和石灰水中的稳定情况