于 波

(黑龍江省公路工程質(zhì)量監(jiān)督站)

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季凍區(qū)露石混凝土抗凍性研究

于 波

(黑龍江省公路工程質(zhì)量監(jiān)督站)

研究了礦物摻合料及引氣劑對露石混凝土凍融循環(huán)后的性能影響。測定了不同凍融次數(shù)下其表觀特征、相對動彈性模量改變量以及試塊的抗折、抗壓強(qiáng)度損失率。結(jié)果分析顯示，加入摻合料和引氣劑的抗凍混凝土在凍融循環(huán)后，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于普通基準(zhǔn)混凝土，具有較好的抗凍性。為季凍區(qū)應(yīng)用露石混凝土路面，進(jìn)一步推廣使用提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)和參考。

露石混凝土；抗凍性；力學(xué)性能；動彈性模量

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

采用哈爾濱水泥廠生產(chǎn)的P.O 42.5水泥，技術(shù)性質(zhì)如表1所示；中砂，級配良好；粗骨料選用輝綠巖碎石，連續(xù)級配；粉煤灰(FA)為哈爾濱第三電廠生產(chǎn)的I級粉煤灰，硅灰為挪威埃肯公司生產(chǎn)的中密質(zhì)灰(SF)，化學(xué)成分如表2所示；減水劑選用Might-100(簡稱M )型高效減水劑；引氣劑采用上海麥斯特公司生產(chǎn)的MICRO-AIR202(簡稱MA)混凝土引氣劑；攪拌用水為自來水。

1.2 混凝土配合比及制備方法

露石混凝土配合比如表3所示。采用GBJ82-85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》規(guī)定的慢凍法對混凝土試件在水中的凍融性能進(jìn)行了研究，選擇兩組摻引氣劑與摻合料的混凝土(A2，B2)作為擬研究的抗凍性露石混凝土，分別與兩組基準(zhǔn)混凝土(A1，B1)作各種性能對比研究。

在上述混凝土配合比中，A1表示強(qiáng)度等級為C40的基準(zhǔn)普通混凝土，A2表示C40強(qiáng)度等級的抗凍露石混凝土，A1水泥用量與A2總膠結(jié)料量相等；B1表示強(qiáng)度等級為C60的基準(zhǔn)高強(qiáng)混凝土，B2代表C60強(qiáng)度等級的抗凍露石混凝土，B1水泥用量與B2的總膠結(jié)料量也相等。

試件制作好后，1 d拆模，而后在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)56 d，因?yàn)榭箖雎妒炷林袚饺肓说V物摻合料，這些摻合料的活性優(yōu)勢在后期才能充分發(fā)揮出來，故對混凝土的各項(xiàng)性能試驗(yàn)都是在試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)56 d后進(jìn)行。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

對混凝土試件分別進(jìn)行300次凍融循環(huán)，其中每50次凍融循環(huán)后進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)和動彈性模量值的測定。試驗(yàn)時，將試件放在試驗(yàn)機(jī)的加載板間，將試件軸心物理對中再以標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)加載速率施加荷載，每種工況至少試驗(yàn)3個試件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)離散較大時，增加試件數(shù)目，以求數(shù)據(jù)的完整準(zhǔn)確。各項(xiàng)試驗(yàn)中均測試混凝土試件在凍融試驗(yàn)后的抗壓強(qiáng)度(fcu)損失率、抗折強(qiáng)度(fm)損失率、動彈性模量(Ed)損失率。

表1 水泥的基本物理力學(xué)性能

表2 礦物摻合料的化學(xué)成份 %

表3 混凝土配合比

2 結(jié)果與分析

同時采用GBJ82-85中規(guī)定的慢凍法對混凝土試件在水中的凍融循環(huán)進(jìn)行了研究。

水中凍融300次后，B1組混凝土動彈性模量損失率(42.3%)已超過40%，意味著B1在水中耐凍融次數(shù)低于300次。在水中凍融300次后，B1混凝土出現(xiàn)明顯裂縫，外觀狀況也表征出混凝土已經(jīng)明顯破壞。由于混凝土強(qiáng)度高是由高水泥用量實(shí)現(xiàn)的，會引起高強(qiáng)混凝土表面產(chǎn)生大量微裂紋，這些微裂紋對混凝土強(qiáng)度影響不明顯，卻降低了混凝土耐久性，使混凝土抗?jié)B性下降，碳化深度增加，抗凍融及抗除冰鹽能力下降。高強(qiáng)混凝土凍融破壞主要是因?yàn)楦邚?qiáng)混凝土在低水膠比下(尤其是高水泥用量時)會由于自收縮及干燥收縮產(chǎn)生大量表面微裂縫，在凍融作用下這些微裂縫不斷擴(kuò)展成較大裂縫，當(dāng)凍脹應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，裂縫迅速延伸，最終導(dǎo)致混凝土破壞。

未摻引氣劑等高效外加劑及摻合料的基準(zhǔn)混凝土A1、B1，各曲線中損失率隨凍融次數(shù)增加有突然增大的特征，而摻入引氣劑等高效外加劑和摻合料的抗凍混凝土A2和B2，各曲線中損失率變化較平緩。其原因是高性能混凝土中引氣劑引入的微小氣泡緩沖了凍脹破壞力，摻合料微細(xì)顆粒也阻礙了凍脹裂縫的延伸，使裂縫擴(kuò)展轉(zhuǎn)變方向，故高性能混凝土的破壞過程是緩慢發(fā)展的；基準(zhǔn)混凝土中由于無分布均勻的微氣泡及微細(xì)顆粒，凍脹裂縫一經(jīng)出現(xiàn)，將迅速延伸，故破壞過程呈突變的特點(diǎn)。

從上述分析可知，A2、B2混凝土在水中凍融試驗(yàn)中體現(xiàn)出優(yōu)異的抗凍性，故可作為寒冷地區(qū)路面露石混凝土使用。

3 結(jié) 語

通過向混凝土中摻入礦物摻合料和引氣劑方法，獲得了抗凍性好的露石混凝土。凍融試驗(yàn)結(jié)果表明：抗凍露石混凝土(A2、B2)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均明顯優(yōu)于對應(yīng)的基準(zhǔn)混凝土(A1、B1)，證明有關(guān)寒冷地區(qū)路面露石混凝土的配合比設(shè)計及制備是可行的。

[1] 張譽(yù)，蔣利學(xué)，張偉平，等．混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概論[J]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2003．

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2015-10-15

TU525.09

C

1008-3383(2015)12-0031-01