硬化混凝土含气量对其抗冻性能的影响.docx

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1、含气量对混凝土抗冻性能的影响【摘要】引气剂掺入混凝土后，除影响抗压强度外，对其它性能无不良影响。只要引气量合适。普通混凝土均能获得较高的抗冻性能。1．前言近年来．建筑物对混凝土的耐久性能尤其是抗冻性能要求越来越高。三峡工程大坝混凝土抗冻要求就达到D300，北方工程要求也大多在D300左右。普通混凝土很难达到这么高的抗冻要求。引气剂的应用无疑是目前国内外混凝土工程普通采用的改善和保证混凝土抗冻融性的最有效技术手段。引气剂掺入后，大大改善了混凝土的抗冻融性能。对混凝土的其他性能也产生不同的影响。本文重点阐述引气量对混凝土抗冻融性能的影响。2．含气量对混凝土抗冻性能的影响2．

2、1抗冻机理混凝土中水泥石内扎隙自由水的存在是混凝土产生冻害的原因．孔隙中的自由水反复冻融，对孔隙壁不断产生胀压力，最终使混凝土胀裂。要提高混凝土的抗冻融能力，须使混凝土内部尽可能密实，这就要求混凝土水灰比尽可能小，一般认为，非引气混凝土要达到较高的抗冻能力，水灰比应小于0．30。采用这种方式抗冻，不仅不经济．高水泥用量引起的水化温升更不能令人接受。引气混凝土是通过混凝上中产生的气泡抵抗冻融破坏。这些微小封闭气泡互不连通、均匀稳定分布在混凝土中，当孔隙内自出水冻结时，气泡被压缩，可大为减轻冰冻给孔隙带来的胀压力；溶解时这些气泡可恢复原状，出此孔隙内自由水反复冻融也不致对孔

3、壁产生很大的压力。只要引气量合适，普通混凝土也可以获得非常高的抗冻性能。2．2含气量对抗冻融能力影响对于含气量小于3．5％的普通混凝土．其水灰比对抗冻性有显著的影响，水灰比越小，抗冻性越好。但高抗冻要求混凝土单纯依靠降低水灰比很难达到，而且也不经济。Williamlerch认为水泥的成份、细度或水泥用量与混凝上的抗冻性儿乎无关。要得到较高的抗冻能力，混凝土中必须掺入一定的引气剂。在三峡一期工程配合比试验中我们曾对引气混凝土和非引气混凝土的抗冻性能进行过对比。结果见表1。未掺引气剂的混凝土抗冻标号最高仅达D40，掺引气剂混凝上尽管粉煤灰掺量增加，抗冻标号均提高到D100以

4、上。三峡二期大坝混凝土抗冻要求达D300．我们进一步提高混凝土的含气量，使含气量在4．5％～6％的范围内，水胶比0．50、粉煤灰掺量35％、胶凝材料仅180kg／m3(使用中热525#水泥)的混凝土抗冻能力达D300以上。西北工业大学张德思等的结果表明，水灰比0．71、含气量在3．5％以上的普通混凝土(普通425#水泥)及水灰比0．84，含气量4．5％以上的粉煤灰混凝土，经过300次冻融循环后，其耐久性系数均在90％以上。这说明如果混凝土中有足够的引气．则水灰比对混凝土的抗冻性影响不大．高水灰比混凝土只要引气量合适仍然可满足高抗冻要求。碾压混凝土类似于常态混凝土，但引气

5、剂的掺量则大为增加。只要含气量足够，尽管粉煤灰掺量较高也可达到令人满意的抗冻效果。笔者曾进行过试验．水胶比为0．592，胶凝材料仅130kghn3(采用中热525#水泥)、粉煤从掺量高达60％、含气量为4．6％的碾压混凝土，抗冻标号可达D100以上。从表l中看，未掺引气剂的碾压混凝土尽管胶凝材料高达170kg／m3(粉煤灰掺量45％)，其抗冻标号仅为D40。前面已经说道．碾压混凝土中引气后，儿乎不降强，因此．为保证混凝土的抗冻耐久性．笔者认为碾压混凝土的含气量可控制6％。粉煤灰对混凝土的抗冻性有较大的负面影响，但只要引入足够的含气量，混凝土的抗冻能力完全可以保证。2、3

6、适宜含气量和气泡参数采用VISION208混凝土含气量检测仪来测定不同硬化混凝土的气孔体系参数，所测定参数主要有气泡总个数、硬化后混凝土含气量、气泡比表面积、气泡平均半径、气泡间距系数和气泡孔径分布。通过VISION208硬化混凝土含气量检测仪获得的图片示例对于混凝土拌和物，均存在为防止冻害所必需的最小气泡体积。克利格发现，此体积相当于砂浆体积的9％．WilliamLerch也认为适宜气体含量为拌和物砂浆的9±l％，且与混凝土水泥含量或骨料最大粒径无关。当采用整个拌和物的含气量表示时，所需含气量大d,~tl随骨料的最大粒径变化而变化。见表2。这与《水工混凝土施工规范(S

7、D1207—82)》提出的含气量基本一致(见表3)表3抗冻混凝土临界气泡间距指数mm混凝土类别混凝土强度MPa1520304050普通混凝土0.350.400.450.500.55粉煤灰混凝土0.350.400.450.500.55含气量要对混凝土的抗冻性起作用。所引的气泡必须微小互不相连、能稳定均匀地分布在混凝土中。气泡的尺寸通常介于0．05～1．27ram之间。气泡过大，则容易逸出，不易稳定存在，对抗冻融反而不利。气泡问距是影响混凝土抗冻能力的关键因素。对于同一强度等级的混凝土，其耐久性系数随气泡的间距增大而显著降低。美国混凝土协会认