(青島理工大學(xué) 山東 青島 266000)

引氣混凝土凍融耐久性能的研究

張閃閃商懷帥魏磊

(青島理工大學(xué)山東青島266000)

本文對(duì)N(凍融循環(huán)次數(shù))=0、50、100、200、300以及400的引氣混凝土的耐久性能進(jìn)行研究,研究結(jié)果表明，N越大，引氣混凝土的動(dòng)彈性模量、質(zhì)量以及強(qiáng)度越低；強(qiáng)度等級(jí)高的引氣混凝土能經(jīng)受更多次凍融循環(huán)。

引氣混凝土；動(dòng)彈性模量；凍融循環(huán)；耐久性

目前，對(duì)引氣混凝土材料的研究主要集中在物理力學(xué)性能以及工程應(yīng)用中出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題上，對(duì)凍融循環(huán)耐久性能的研究還較少[1]。本文依據(jù)GB/T 50082-2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)》[2]對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)(C20、C25、C30、C40、C50)的引氣混凝土在N=0、50、100、200、300以及400時(shí)的引氣混凝土動(dòng)彈性模量、質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失進(jìn)行研究。

一、試驗(yàn)概況

(一)實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備

本試驗(yàn)中的材料根據(jù)JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》[3]選擇如下：水泥為當(dāng)?shù)氐腜·O 32.5級(jí)與P·O 42.5級(jí)水泥；組骨料為碎石粒徑5～20mm的石子；沙子是天然河沙(細(xì)度模數(shù)2.6)；用自來(lái)水進(jìn)行攪拌。材料的配合比見(jiàn)表1。

表1 引氣混凝土每立方米的配合比

(二)試件制備

按照表1給出的配合比先計(jì)算出配制體積為20L混凝土?xí)r所需用原材料的用量。用加由引氣劑(松香皂類液體)的自來(lái)水進(jìn)行攪拌，最后制作出100mm×100mm×400mm和150mm×150mm×150mm兩種規(guī)格的試塊。

(三)試驗(yàn)方法

將試件對(duì)上述兩種尺寸的立方體試件的溫度由10℃降至-15℃，再將試件溫度由-15℃提高至10℃為一個(gè)凍融循環(huán)。冷凍時(shí)間、解凍時(shí)間分別為4～4.5個(gè)小時(shí)和2～2.5個(gè)小時(shí)，凍融之前將試件浸泡于水中至恒重。

二、試驗(yàn)結(jié)果分析

試塊的質(zhì)量損失率、強(qiáng)度損失率的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2和表3所示，混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量，見(jiàn)表4。

表2 不同次數(shù)凍融循環(huán)后引氣混凝土試塊的質(zhì)量損失率(%)

表3 不同次數(shù)凍融循環(huán)后引氣混凝土試塊的強(qiáng)度損失率(%)

表4 不同次數(shù)凍融循環(huán)后引氣混凝土試塊的相對(duì)動(dòng)彈性模量(%)

(一)質(zhì)量損失分析

質(zhì)量損失是混凝土抗凍性的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)[4-5]，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：N≥300時(shí)，質(zhì)量損失迅速增大，即N越大，質(zhì)量損失越大。

由表2可知，N=300時(shí)，C20、C25引氣混凝土試塊的質(zhì)量損失分別為4.54%和3.52%，而C30、C40、C50混凝土試件的質(zhì)量損失更小，均滿足質(zhì)量損失不大于5%的要求。表明從質(zhì)量損失的指標(biāo)來(lái)評(píng)判，C20、C25、C30、C40、C50在N=300時(shí)仍能滿足抗凍要求；在N=300時(shí)，只有C20混凝土試件的質(zhì)量損失為5.26%不滿足要求，其余組混凝土試件質(zhì)量損失率均滿足要求。

文獻(xiàn)[6]對(duì)普通混凝土的質(zhì)量損失進(jìn)行了研究，其質(zhì)量在凍融初期有所增加，隨后質(zhì)量開(kāi)始減少；但對(duì)于本研究中的引氣混凝土質(zhì)量沒(méi)有出現(xiàn)增加的現(xiàn)象，是由于本研究中凍融試驗(yàn)前引氣混凝土試塊已經(jīng)在水中浸泡至恒重。

(二)強(qiáng)度損失分析

由表3可知，隨著N的增大，引氣混凝土的抗壓強(qiáng)度在降低，而且隨著N的增大，對(duì)強(qiáng)度的影響越來(lái)越明顯。如C25的引氣混凝土試塊在N=0到N=100過(guò)程中強(qiáng)度損失了8.36%，而由300-400次的過(guò)程中強(qiáng)度損失了35.15%。分析其原因可知，是由于初始凍融作用影響的只是試塊表皮層。

(三)動(dòng)彈性模量變化分析

由表4可知，C30、C40的混凝土試塊在N=100、300、400時(shí)的相對(duì)動(dòng)彈性模量分別為：95.28%、81.25%、69.84%和96.25%、79.14%、67.52%。由此可知，同一強(qiáng)度等級(jí)的混凝土試塊N越大，其相對(duì)動(dòng)彈模量越小。這是因?yàn)樵诨炷羶?nèi)部?jī)鋈谂蛎泬毫ψ饔孟?，?nèi)部裂縫增多且貫通，從而導(dǎo)致試件整體性降低，相對(duì)動(dòng)彈模量下降。

三、結(jié)論

(1)相比于普通混凝土，引氣混凝土的抗凍性能更好。

(2)N越大，引氣混凝土試塊的質(zhì)量損失、強(qiáng)度損失、動(dòng)彈性模量損失越大。而且，凍融循環(huán)次數(shù)越多，強(qiáng)度和動(dòng)彈性模量所受的影響越明顯。

(3)在N值相同時(shí)混凝土的強(qiáng)度越高，抗凍性能就越好。強(qiáng)度等級(jí)≤C25的混凝土試塊能經(jīng)歷200次凍融循環(huán)，強(qiáng)度等級(jí)≥C30的混凝土試塊能經(jīng)歷300次及以上的凍融循環(huán)。

[1]肖逸夫.蒸壓加氣混凝土及其復(fù)合墻體抗凍性能試驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué).2013

[2]GB/T 50082-2009,普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.

[3]JGJ/55—2011,普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[4]杜天玲，孟云芳.提高混凝土抗凍耐久性技術(shù)的研究綜述[J].寧夏農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2002,23(2)：80-83

[5]趙霄龍,衛(wèi)軍,黃玉盈.混凝土凍融耐久性劣化的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)

張閃閃(1989-)，女，青島理工大學(xué)碩士研究生，研究方向結(jié)構(gòu)工程；商懷帥(1980-)，男，山東濰坊人，博士，副教授，主要從事結(jié)構(gòu)工程研究。