劉 賢，于周平，劉超，宋念文，童謙豪

（紹興文理學(xué)院元培學(xué)院，浙江 紹興312000）

與普通混凝土相比，輕骨料混凝土具有較低的密度和較高的隔熱能力。使用輕骨料混凝土建造房屋可以在冬季將供暖能耗降低30%以上［1-2］。耐久性對混凝土結(jié)構(gòu)具有至關(guān)重要的意義。混凝土的抗凍性是耐久性能的重要指標(biāo)之一，尤其是寒冷地區(qū)的結(jié)構(gòu)。暴露于溫度循環(huán)的混凝土?xí)蚍磸?fù)的冷凍和解凍循環(huán)迅速使混凝土劣化。國內(nèi)外學(xué)者對輕骨料混凝土耐久性展開了大量的研究，Youm等［3］研究結(jié)果表明硅灰對輕骨料混凝土抗凍性有較好的改善作用。李博［4］研究了粉煤灰陶?；炷量箖鲂?。黃靜等［5］對纖維陶?；炷恋哪途眯哉归_了研究。肖圣哲等［6］研究不同溫度的凍融條件下，陶粒混凝土抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律。Polat等［7］對浮石骨料和膨脹珍珠巖骨料的組合輕骨料混凝土的凍融性能展開了試驗試驗。本文選擇陶?；炷?、浮石混凝土兩種輕骨料混凝土，分析混凝土的抗凍循環(huán)作用下質(zhì)量、強(qiáng)度等指標(biāo)的變化規(guī)律。

1 試驗概況

試驗采用P.O 42.5的普通硅酸鹽水泥；細(xì)度模數(shù)為2.5的天然河砂；粒徑為0～16 mm的天然碎石；輕質(zhì)浮石和頁巖陶粒的粒徑為0～16 mm。試驗設(shè)計陶粒等質(zhì)量全部替代天然碎石，浮石以10%、20%和30%等體積替代天然碎石，配合比見表1。本試驗制作邊長100 mm×100 mm×100 mm的混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊進(jìn)行抗凍性試驗［8］。對混凝土試塊進(jìn)行25次、50次和100次凍融循環(huán)后分析質(zhì)量和強(qiáng)度的變化研究抗凍性。

表1 混凝土的配合比

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 浮石混凝土的抗凍性

本文利用輕質(zhì)浮石以0、10%、20%、30%等體積替代天然碎石制作浮石混凝土，測試其在凍融循環(huán)作用下的質(zhì)量和強(qiáng)度的損失與吸水性能的變化情況，以此來研究浮石混凝土的抗凍性。使用輕質(zhì)浮石取代天然碎石在凍融循環(huán)過程中會導(dǎo)致混凝土試件的干質(zhì)量降低。由圖1可知，對于浮石取代率為10%、20%和30%的輕質(zhì)混凝土在凍融100次循環(huán)之后干質(zhì)量分別降低了4%、8%和13%。由圖2可知，抗壓強(qiáng)度隨著密度的降低而降低。在凍融循環(huán)100次之后，輕骨料混凝土強(qiáng)度隨著浮石取代率的增加而呈現(xiàn)為先增后減的變化趨勢，在浮石取代率為10%時達(dá)到強(qiáng)度最大值，比對照組高4%。這主要是浮石中的孔隙率較大，當(dāng)凍結(jié)發(fā)生時，它們?yōu)槎嘤嗟乃峁┝丝盏囊莩隹臻g。因此對于混凝土抗凍性而言，10%是浮石的最佳取代率。輕骨料混凝土在凍融循環(huán)100次之后，混凝土的吸水率隨著浮石取代率的增加而增加。浮石取代率為10%、20%和30%的輕質(zhì)混凝土在100次凍融循環(huán)后的吸水率分別增加了16%、19%、7.6%，見圖3。

圖1 浮石混凝土的質(zhì)量損失

圖2 浮石混凝土的強(qiáng)度損失

圖3 浮石混凝土的吸水率變化

2.2 陶粒混凝土的抗凍性

由圖4、圖5可知，隨著凍融次數(shù)的增加，混凝土質(zhì)量和強(qiáng)度損失增加。從損失程度上來看，強(qiáng)度損失比質(zhì)量損失大，普通混凝土的強(qiáng)度和質(zhì)量的損失比陶粒混凝土更大。經(jīng)過了100次凍融循環(huán)后，普通混凝土和陶?；炷恋馁|(zhì)量損失分別為1.3%、0.96%；強(qiáng)度損失分別為6.36%、5.11%。相對于規(guī)范中的質(zhì)量損失值5%和強(qiáng)度損失值25%而言要小得多。陶?；炷恋目箖鲂詢?yōu)于普通混凝土。從圖6來看，混凝土的吸水率隨著凍融次數(shù)的增加而增加，且在凍融初期，陶?；炷恋奈拭黠@高于普通混凝土，而當(dāng)凍融次數(shù)達(dá)到100次時，普通混凝土的吸水率超越陶?；炷痢＿@主要是在凍融初期，由于陶粒輕質(zhì)多孔的特性而導(dǎo)致陶粒混凝土的吸水率較大，并高于普通混凝土。隨著凍融次數(shù)的增加，由于凍脹混凝土內(nèi)部出現(xiàn)損傷而導(dǎo)致吸水率進(jìn)一步增大，損傷越大，吸水率越高，進(jìn)而進(jìn)一步證明了陶粒混凝土的抗凍性能優(yōu)于普通混凝土。

圖4 陶?；炷恋馁|(zhì)量損失

圖5 陶?；炷恋膹?qiáng)度損失

圖6 陶粒混凝土的吸水率變化

3 結(jié) 語

本文對以浮石和陶粒兩種輕骨料替代天然碎石制備的陶?；炷恋目箖鲂赃M(jìn)行了試驗研究，得出結(jié)論如下：

1）由于浮石和陶粒多孔的特性，輕骨料混凝土的抗凍性優(yōu)于普通混凝土。

2）混凝土的質(zhì)量損失、強(qiáng)度損失隨著凍融次數(shù)的增加而增大。

3）在凍融初期，輕骨料混凝土吸水率高于普通混凝土，而當(dāng)凍融次數(shù)100次后，普通混凝土的吸水率顯著增大且高于輕骨料混凝土。

4）隨著浮石替代率的增加，吸水率增大，質(zhì)量和強(qiáng)度降低。浮石混凝土在替代率為10%時，凍融循環(huán)后的強(qiáng)度增加。