水工混凝土抗冻性能影响因素研究

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1、水利科研东北水利水电2010年第1期【文章编号]1002-0624(2010)01一o056一o3水工混凝土抗冻性能影响因素研究温宝山，王兴庭，周明学2(1．中国长江三峡集团公司试验中心，湖北宜昌443133；2．巴斯夫化学建材武汉分公司，湖北武汉430000)『摘要]影响水工混凝土抗冻性能的因素较多，主要包括含气量、水胶比、骨科粒径及种类、掺和料及人工砂石粉含量等。本文按照《水工混凝土试验规程》对影响混凝土抗冻耐久性的各种因素做了系统的试验研究，试验结果表明：含气量对混凝土抗冻性影响最为显著，其次骨料种类及粒径、水胶比

2、等都不同程度地影响着混凝土的抗冻性能，粉煤灰对混凝土抗冻性影响较为复杂，而人工砂石粉的含量则主要影响混凝土引气剂的掺量，在含气量相同时石粉含量对硬化混凝土抗冻耐久性没有显著的影响。[关键词]混凝土；抗冻性能；影响因素中图分类号]TV41[文献标识码]A1概述的相对动弹性模量损失或重量损失。冻融破坏是水工混凝土结构老化病害的主要3结果分析原因之一，严重影响混凝土结构物的使用寿命和3．1含气量的影晌安全运行．因此抗冻性是评价寒冷地区混凝土结混凝土毛细孔里的水分结冰时．体积会随之构耐久性的重要指标。混凝土遭受冻融侵蚀是一增大，

3、需要孔隙扩展结冰水体积，或者把多余的水个较为复杂的物理劣化过程，包含渗透扩散、冻融沿试件边界排出，或者二者同时发生，这个过程形循环、开裂破坏等次生过程，影响混凝土抗冻性能成水压力．其大小取决于结冰处至“逸出边界”的的因素也较为复杂。以下通过一系列室内快速冻距离、材料的渗透性以及结冰速率。饱和的水泥浆融试验．研究混凝土在冻融循环作用下质量损失体试件中。除非浆体里每个毛emiL距最近的逸出边和相对动弹性模量的变化规律，探讨混凝土含气界不超过75~100rn，否则就会产生破坏压力，这么量、粗骨料种类及粒径、粉煤灰掺量、人工砂石

4、粉小的间距可以通过掺用适当的引气剂来达到【11，因含量及水胶比对混凝土抗冻性能的影响。此．引气剂能够有效地减小混凝土受冻损伤。有试2冻融试验验表明，冰冻至一24~C时，不引气的水泥浆体试件伸长约1600x101TI，溶解至初始温度时，可观测2．1试验材料到500x1Om的永久伸长：引气10％的试件在冰试验采用中热水泥，I级粉煤灰，除“人工砂石冻期间无明显膨胀。融解循环结束时无残余膨胀【2】。粉含量对抗冻性能影响”部分试验外，其他试验所多数水工混凝土中掺加引气剂，以达到良好的抗采用的人工砂细度模数为2．60。冻耐久性．水工

5、混凝土含气量与相对动弹性模量2．2试验方法的关系见图1。试验按照DL／T5150-2001《水工混凝土试验由图1可以看出，含气量对混凝土抗冻耐久规程》进行，试件规格为100minx100mmx400性的影响十分显著，但含气量达到6．2％，混凝土相min棱柱体，冻融温度为一25~20qC，冻融循环一次对动弹性模量的降低幅度与含气量为5．1％时基本历时2～4h，在进行规定次数冻融循环后计算试件2010年第1期东北水利水电水利科研料对冰冻作用的反应，骨料饱和浆体结冰产生内0o％／蛔掣徼葭＼＼啊掣默督靛4332211O喇90部压

6、力的机理同样适用于用岩O石5生O产S的O骨5料O。5同O80∞∞∞；。∞7060时骨料的粒径也会对混凝土的抗冻性能产生重要戳5040的影响。骨料种类对混凝土抗冻性能影响试验采茁3O20用了白云岩、玄武岩和花岗岩3种骨料，骨料最大UU1UU15UZUU25U冻融循次数／次粒径对抗冻性能的影响试验采用的骨料为花岗图1混凝土含气量对相对动弹性模量的影响岩．骨料粒径分别选用了水工混凝土常用的一级相同，抗冻性能不再因含气量的增加而改善，说明配(最大粒径为20mm)和二级配(骨料最大粒径为含气量对抗冻性能的增强作用存在一个极限饱和4

7、0mm，由于试件条件的限制，需对拌制好的混凝点。在饱和点以下含气量对混凝土抗冻性能的贡土进行湿筛，湿筛后实际骨料最大粒径为30Hlno)献显著，但含气量超过了饱和点，抗冻性能不再随2种混凝土，在含气量为4．5％左右条件下进行的着含气量的增加而增强。冻融循环试验，骨料对抗冻性能影响见图3、图4。玄武岩3．2水胶比的影响100混凝土含气量为4．5％时。水灰比对混凝土抗9o冻性能的影响见图2。80徼70妻60500501LHJ15O2o02503oo冻融次数3．i·壬K；’石0501oo15O2O0250冻融次数0501IJL

8、J1U2UU250jUU冻融次数图3骨料种类对混凝土抗冻性能的影响骨料的这种抗冻性能的差异主要是因为岩石本身的结构造成的。玄武岩和花岗岩同属于岩浆岩，而白云岩属于沉积岩，从结构上来说，沉积岩不如岩浆岩致密，表观密度小．孔隙率和吸水率冻融次数大，强度较低，因此抗冻耐久性也就较差【3】。图2水灰比对混凝土抗冻性能的影响摹