高原(yuan)(yuan)(yuan)地區約占(zhan)我國國土(tu)面積的四分之一，該(gai)地區的工(gong)程(cheng)(cheng)建設量呈逐(zhu)年增加趨勢。工(gong)程(cheng)(cheng)中(zhong)發(fa)現，在高原(yuan)(yuan)(yuan)地區使用常(chang)規品種引(yin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)后，新(xin)拌(ban)混凝土(tu)與(yu)平原(yuan)(yuan)(yuan)地區的混凝土(tu)相比(bi)含氣(qi)(qi)(qi)(qi)量降(jiang)低(di)、流動性(xing)(xing)不足，硬化(hua)混凝土(tu)抗凍耐久性(xing)(xing)下(xia)(xia)降(jiang)，引(yin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)使用效果(guo)受(shou)到(dao)了高原(yuan)(yuan)(yuan)環境(jing)的影響。為(wei)探明高原(yuan)(yuan)(yuan)環境(jing)影響引(yin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)使用效果(guo)的機理(li)，本(ben)文基于自主建立的全程(cheng)(cheng)低(di)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)條(tiao)件下(xia)(xia)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡結(jie)構試驗(yan)方法(fa)，獲得了在實(shi)驗(yan)室模(mo)擬和高原(yuan)(yuan)(yuan)現場(chang)條(tiao)件下(xia)(xia)低(di)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)對引(yin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)性(xing)(xing)能影響結(jie)果(guo)，對比(bi)研究了常(chang)壓(ya)和低(di)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)下(xia)(xia)引(yin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡全生(sheng)命期(qi)內的發(fa)展變化(hua)，闡(chan)明了低(di)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)下(xia)(xia)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡全生(sheng)命期(qi)特(te)征，發(fa)明了新(xin)型引(yin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)以提(ti)升(sheng)高原(yuan)(yuan)(yuan)低(di)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)環境(jing)下(xia)(xia)制(zhi)備混凝土(tu)的性(xing)(xing)能。

取得了如下主要結果：

(1)研制(zhi)了模擬高(gao)原低氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓環境的氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡結(jie)構測(ce)試(shi)(shi)分析設(she)備，實現了溶液(ye)和凈漿樣品的制(zhi)備與性(xing)能測(ce)試(shi)(shi)全程低氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓，獲得了20 kPa～100 kPa氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓條件下(xia)(xia)引氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)(ji)(ji)溶液(ye)泡沫體積V_s、引氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)(ji)(ji)溶液(ye)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡直徑(jing)d_s和水泥凈漿中(zhong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡直徑(jing)d_c等(deng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡特征參數的演化規(gui)律，避免了試(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓變化對(dui)試(shi)(shi)驗(yan)結(jie)果的影響。發(fa)現了60 kPa下(xia)(xia)6種引氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)(ji)(ji)溶液(ye)V_s平(ping)均降低9.4%，皂(zao)甙引氣(qi)(qi)(qi)(qi)劑(ji)(ji)(ji)的d_(s-5min)增加4%，d_c增加18%。高(gao)原低氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓下(xia)(xia)引氣(qi)(qi)(qi)(qi)效(xiao)果變差和混凝土(tu)含氣(qi)(qi)(qi)(qi)量下(xia)(xia)降與氣(qi)(qi)(qi)(qi)泡結(jie)構變化密切(qie)相關。

(2)在(zai)北京(海(hai)拔高(gao)度(du)50 m，氣(qi)壓100 kPa)和(he)拉薩(sa)(海(hai)拔高(gao)度(du)4200 m，氣(qi)壓60 kPa)兩(liang)地(di)進行了6種(zhong)(zhong)引(yin)(yin)氣(qi)劑制備(bei)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)性能(neng)對(dui)比(bi)試驗，發(fa)現(xian)60 kPa下(xia)引(yin)(yin)氣(qi)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)含氣(qi)量降低(di)(di)程度(du)與引(yin)(yin)氣(qi)劑品種(zhong)(zhong)和(he)分子(zi)結(jie)構(gou)有關，摻(chan)(chan)加皂甙(dai)類、松香類和(he)陽離(li)子(zi)雙子(zi)類引(yin)(yin)氣(qi)劑的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)含氣(qi)量比(bi)100 kPa下(xia)含氣(qi)量降低(di)(di)率小于(yu)(yu)10%，摻(chan)(chan)加烷基苯磺酸鹽、聚醚類和(he)陰(yin)離(li)子(zi)雙子(zi)類引(yin)(yin)氣(qi)劑的(de)(de)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)含氣(qi)量降低(di)(di)率大(da)于(yu)(yu)15%。對(dui)硬化(hua)(hua)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)研究發(fa)現(xian)，與100 kPa相(xiang)比(bi)，60 kPa下(xia)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)中氣(qi)孔直徑平(ping)均(jun)(jun)增(zeng)加21%，氣(qi)泡間(jian)距系數(shu)平(ping)均(jun)(jun)增(zeng)加45%，氯離(li)子(zi)擴散系數(shu)平(ping)均(jun)(jun)增(zeng)加80%，快速(su)凍融200次后混(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)相(xiang)對(dui)動彈性模量平(ping)均(jun)(jun)降低(di)(di)11.6%。試驗結(jie)果顯示(shi)在(zai)60kPa下(xia)引(yin)(yin)氣(qi)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)氣(qi)孔結(jie)構(gou)劣化(hua)(hua)，耐久性降低(di)(di)。

(3)提出引氣劑(ji)氣泡全生(sheng)命期(qi)分為(wei)氣泡產生(sheng)、混合-分離、氣泡衰亡三個階段，闡明了各(ge)階段引氣劑(ji)溶(rong)液的(de)氣泡全生(sheng)命期(qi)特(te)征：

1)在氣(qi)泡(pao)產生(sheng)階段，通過攪拌作用引氣(qi)劑溶液中產生(sheng)大量氣(qi)泡(pao)，泡(pao)沫體積(ji)在20 s內(nei)快速增長(chang)至(zhi)最大值(zhi)Vs-max，低(di)氣(qi)壓(ya)下Vs-max比常壓(ya)下降低(di)5%;

2)在(zai)(zai)混(hun)合-分離(li)階段，小氣(qi)泡(pao)懸浮(fu)在(zai)(zai)溶液(ye)(ye)中(zhong)，整個溶液(ye)(ye)成(cheng)為水與(yu)氣(qi)泡(pao)的混(hun)合體系，V_s在(zai)(zai)此(ci)階段能(neng)保(bao)持短(duan)暫的穩定，然后在(zai)(zai)浮(fu)力作用下(xia)部(bu)分氣(qi)泡(pao)快(kuai)速(su)(su)上(shang)升，氣(qi)液(ye)(ye)分離(li)，Vs快(kuai)速(su)(su)減少(shao)(shao)。低氣(qi)壓(ya)下(xia)，氣(qi)泡(pao)在(zai)(zai)溶液(ye)(ye)中(zhong)上(shang)升速(su)(su)度較(jiao)快(kuai)，此(ci)階段時(shi)長30 s比常壓(ya)下(xia)此(ci)階段時(shi)長45 s減少(shao)(shao)33%;

3)在衰(shuai)亡階(jie)段，氣(qi)泡熟化、排液和聚并(bing)，泡沫(mo)體(ti)積緩慢減少至(zhi)完全消失(shi)。低氣(qi)壓下(xia)氣(qi)泡穩定(ding)性(xing)相(xiang)比(bi)常壓環境更低，衰(shuai)亡階(jie)段時長8 h比(bi)常壓下(xia)此階(jie)段時長12 h減少33%。

4)分析(xi)了60 kPa低氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)下(xia)引起氣(qi)(qi)泡全生命期發展變化(hua)的原因，發現了氣(qi)(qi)體體積(ji)壓(ya)(ya)縮量比常(chang)壓(ya)(ya)下(xia)降低6%是引氣(qi)(qi)量下(xia)降的主要原因之一;引氣(qi)(qi)劑溶液(ye)(ye)表面張力比常(chang)壓(ya)(ya)下(xia)增(zeng)加4%，氣(qi)(qi)泡直徑增(zeng)大，導致在混合-分離階段氣(qi)(qi)泡更快地(di)從溶液(ye)(ye)中逸出(chu)，保留(liu)在分散介質中的氣(qi)(qi)體減(jian)少;空氣(qi)(qi)溶解(jie)度(du)比常(chang)壓(ya)(ya)下(xia)降低40%，可(ke)溶解(jie)氣(qi)(qi)體減(jian)少，無法溶解(jie)的氣(qi)(qi)體進(jin)入氣(qi)(qi)泡，引起溶液(ye)(ye)氣(qi)(qi)泡生長速率比常(chang)壓(ya)(ya)下(xia)增(zeng)加104%，氣(qi)(qi)泡衰亡加速。

5)提出了氣泡全生命期(qi)內評(ping)價混凝土引氣能力(li)的(de)參數(shu)(shu)——氣體(ti)(ti)壓縮轉(zhuan)換系數(shu)(shu)kZ、氣體(ti)(ti)保留矯正系數(shu)(shu)kB和氣泡穩(wen)定(ding)轉(zhuan)換系數(shu)(shu)kS，建立了低氣壓下混凝土含氣量預測(ce)模型，經過工程(cheng)驗證，模型計算值與試驗值之差小(xiao)于(yu)國家標準中含氣量測(ce)定(ding)結果(guo)誤差0.5%。

6)基(ji)于提高氣(qi)(qi)泡穩(wen)定(ding)轉(zhuan)換系數k_S的目標(biao)，發明(ming)了馬(ma)來(lai)(lai)松(song)(song)香基(ji)雙(shuang)子(zi)引氣(qi)(qi)劑，設計三元菲(fei)環(huan)基(ji)團(tuan)來(lai)(lai)增(zeng)加(jia)分子(zi)結構剛性，引入雙(shuang)子(zi)連(lian)接基(ji)團(tuan)降低(di)(di)親水基(ji)間的靜(jing)電斥力，合成(cheng)出了低(di)(di)氣(qi)(qi)壓專用引氣(qi)(qi)劑MRP。與松(song)(song)香引氣(qi)(qi)劑相比，馬(ma)來(lai)(lai)松(song)(song)香基(ji)雙(shuang)子(zi)引氣(qi)(qi)劑MRP的氣(qi)(qi)泡液(ye)膜強(qiang)度提高11%，液(ye)膜上分子(zi)排(pai)列密(mi)度增(zeng)加(jia)50%，氣(qi)(qi)泡穩(wen)定(ding)性提高。低(di)(di)氣(qi)(qi)壓下MRP引氣(qi)(qi)混(hun)凝土含氣(qi)(qi)量降低(di)(di)率比松(song)(song)香引氣(qi)(qi)混(hun)凝土減(jian)少5%，氣(qi)(qi)泡間距系數增(zeng)加(jia)率減(jian)少87%，有效提高了高原混(hun)凝土的工(gong)作性和(he)抗凍耐久性。