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(黑龍江省公路工程造價(jià)管理總站)

1 負(fù)溫條件下，不同含氣量的C40混凝土抗壓強(qiáng)度變化

根據(jù)黑龍江省地方規(guī)程的要求，路面水泥混凝土的含氣量范圍要求是4.5％～5.5％。-10～0℃養(yǎng)護(hù)條件下，不同含氣量的C40混凝土在的抗壓強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律見表1和圖1。

表1 -10～0℃條件下C混凝土的強(qiáng)度發(fā)展 MPa

圖1 變溫條件下C40混凝土的抗壓強(qiáng)度

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下，不摻復(fù)合外加劑的各組混凝土抗壓強(qiáng)度的降低幅度較大，即受凍后各組混凝土的抗壓強(qiáng)度損失較大，與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件相比，受凍后混凝土的抗壓強(qiáng)度約降低40％左右。隨著含氣量的增大，硬化后混凝土的強(qiáng)度逐漸降低，但降低的幅度不大，含氣量對(duì)抗壓強(qiáng)度損失的影響不明顯。在-10～0℃條件下養(yǎng)護(hù)的混凝土，拌合物含氣量每增加1％，其抗壓強(qiáng)度約降低2％。與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)混凝土對(duì)比可以看出:負(fù)溫下含氣量對(duì)強(qiáng)度的影響要比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)要小，也就是說含氣量的增大在一定程度上降低了負(fù)溫凍結(jié)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞作用，這是因?yàn)橐龤鈩┮氲交炷羶?nèi)的微小氣泡要比毛細(xì)管直徑大得多，這些不連通的氣泡截?cái)嗔怂嗍目障督Y(jié)構(gòu)，由于表面張力的作用，氣泡內(nèi)沒有水分或含水量較小，遠(yuǎn)未達(dá)到飽和程度，水泥水化只能在水中進(jìn)行，生成的水化產(chǎn)物也不會(huì)使氣泡消失。當(dāng)混凝土受凍時(shí)，毛細(xì)管水因?yàn)榕蛎涍M(jìn)入氣泡，氣泡的存在提供了水結(jié)冰膨脹產(chǎn)生膨脹壓力的釋放空間，減小或避免了超膨脹壓力的生成，大幅度減小了膨脹壓力對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞作用，如圖2所示?；炷潦軆鰷囟仍降?，混凝土內(nèi)自由水?dāng)?shù)量越多，結(jié)冰量越大，所需要膨脹壓力的釋放空間就越大，因此含氣量越大，混凝土抵抗凍結(jié)破壞的能力就越強(qiáng)，硬化后混凝土的抗凍融能力就越強(qiáng)，這也是摻入引氣劑能有效提高混凝土抗凍性的根本原因。

圖2 混凝土的防凍機(jī)理示意圖

2 混凝土的防凍機(jī)理

水的冰點(diǎn)為0℃，當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃后，液態(tài)的水會(huì)凍結(jié)成冰。當(dāng)水中溶解有各種溶質(zhì)，水的蒸汽壓降低。拉烏爾定律告訴我們:溶液中水的冰點(diǎn)下降值△T可用下式表示

式中:K為冰點(diǎn)下降常數(shù)，水為1.86;C為1 000g溶劑中溶質(zhì)的克分子數(shù);m為1 000g溶劑中溶質(zhì)的克數(shù);M為溶質(zhì)的克分子量。

上式適用于非電解質(zhì)溶液，對(duì)電解質(zhì)溶液，因電解質(zhì)電離成離子，溶液中的質(zhì)點(diǎn)數(shù)增加，水蒸汽壓進(jìn)一步降低，冰點(diǎn)降低值進(jìn)一步增大，可用下式表示

式中:i為修正系數(shù);n為電解質(zhì)分子電離后的離子數(shù)，如NaCl為2，K2CO3為3;α為電離度。

從式(2)可知，溶液中開始析出冰的溫度與其濃度成正比，與溶質(zhì)分子量成反比，并與溶質(zhì)的離子數(shù)和電離度有關(guān)。故當(dāng)混凝土中摻入外加劑或增大摻量時(shí)，溶液濃度增大，混凝土中水溶液的冰點(diǎn)進(jìn)一步降低，相同凍結(jié)溫度下，混凝土內(nèi)的結(jié)冰量逐漸減少，對(duì)混凝土的損傷程度降低，混凝土的抗凍能力提高，其宏觀表現(xiàn)為負(fù)溫條件下，含氣量增大所導(dǎo)致的混凝土強(qiáng)度降低幅度比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下有所減小。

3 結(jié)論

含氣量越大，混凝土抵抗凍結(jié)破壞的能力就越強(qiáng)，硬化后混凝土的抗凍融能力就越強(qiáng)，這也是摻入引氣劑能有效提高混凝土抗凍性的根本原因。

[1] 沙慧文.開發(fā)新品種引氣劑 提高混凝土耐久性[J].混凝土，2000，(3).

[2] 劉冰，姚云峰等.大體積混凝土冬期施工淺析[J].低溫建筑技術(shù)，2003，(4).

[3] 汪緋，楊東賢.冬期混凝土的施工[J].低溫建筑技術(shù)，2001，(3).

[4] 黃兆龍.混凝土性質(zhì)與行為[M].臺(tái)北:詹氏書局，1997.