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1、关于低温混凝土探究综述 摘要：本文理论分析了低温混凝土受冻模式，介绍了掺入外加剂、聚丙烯腈纤维分别对混凝土低温性能的影响，提出采用多种矿物掺合料复掺，利用其复合叠加效应提高混凝土抗冻耐久性的设想。关键词：低温；混凝土；综述中图分类号：TU528.1文献标识码：A文章编号：1引言传统低温混凝土的研究把混凝土分成初龄、成龄、终龄三个阶段，着重混凝土后期抗冻性能的研究，随着研究的深入，国内专家把混凝土在低温下的受冻大致分为四个时段：初龄(混凝土刚浇筑完毕，还未来得及水化)、幼龄(混凝土凝结后未达到足够强度)、成龄(混凝土达到“受冻临界”强度后)和
2、终龄(混凝土达到设计强度后)。混凝土的抗冻能力表现为两个方面：其一是已经充分硬化的混凝土抵抗因温度正负间交替变化而破坏的能力；其二是硬化初期的混凝土能够抵抗负温度侵袭的能力。后者在冬季施工中常见，成为冬季混凝土作业的主要问题。早期受冻将降低混凝土的力学性能和耐久性能，造成不可恢复的损失。只有在浇筑后经过一定程度养护的混凝土才具有足够的早期抗冻能力，此后受冻对混凝土已不会产生影响。62混凝土在低温下受冻模式混凝土在负温下硬化并受冻有四种模式：①初龄受冻。这种受冻特别对于C10～C15混凝土，由于水泥用量少，水化热量少，因而可以迅速受冻。水泥受冻
3、后，处于“休眠”状态，恢复正温养护后，强度可以重新发展，直到与未受冻基本相同，没有什么强度损失；②幼龄受冻。这种受冻可使后期强度损失20%～40%。与第一种类型受冻的主要区别在于前者的冻结温度低，冻结迅速，混凝土中的水分在受冻期间基本上没有转移现象，而本类型的受冻特点是冻结温度较高(0～5℃)，冻结缓慢，混凝土中的水分逐渐转移。强度损失的大小，主要取决于水分移动程度；③成龄受冻。受冻模式可以看作水泥水化产生的结构形成作用，已经等于或大于由于冰冻作用产生的结构破坏作用。水泥与水化合时所产生的水化生成物的体积减小，基本上可以与水结冰体积增大相补偿
4、。在这种情况下，混凝土受冻是可以允许的，强度可以损失或损失最多不超过5%，耐久性降低；④终龄受冻。受冻模式是已硬化达到设计强度的混凝土受冻，即混凝土的抗冻性。这一阶段，受冻相当于水泥水化的结晶，其中，受冻破坏机理与第①，②截然不同。3掺入外加剂对混凝土低温下性能的影响6近年来，复合外加剂的应用，尤其是在冻结施工中的应用也越来越广泛。所谓复合外加剂是指通过机械混合的方法,将几种具有不同性能的外加剂均匀地复合为一体。外加剂经复合后可以增加其使用功能,并可改善混凝土的性能,如提高混凝土早期强度,减少坍落度损失,提高耐久性等等。此外,复合外加剂可以在
5、保证其性能不变的前提下,进一步复合廉价材料,从而降低外加剂的成本,提高经济效益。3.1低温高性能混凝土外加剂的作用机理普通混凝土存在第三相即浆—骨料界面,它是相对于水泥石和骨料这两相而言的,是混凝土材料的薄弱相。从微观的角度看,界面过渡层的特点是Ca(OH)2的富集和结晶的定向排列。由于泌水,在骨料下面产生50～100μm左右的空隙,对混凝土的抗冻性有不良的影响。通过外加剂的使用,可以显著降低水灰比,改善孔结构,从而加强混凝土的界面结构使混凝土水灰比降了下来,同时还引入少量气泡。减水的结果必然提高了混凝土的密实性,而引入了气泡阻断了连通毛细管
6、的通道,变开放孔为封闭孔,由此提高了混凝土的抗冻性。3.2外加剂对低温下混凝土抗冻临界强度的影响6(1)适宜掺量的以减水、引气、早强为主的复合外加剂并复掺矿物掺合料，较不掺任何外加剂及掺传统防冻剂的混凝土，在低温条件下强度发展好，恒低温条件下3d强度达到设计强度的52%，7d强度达到设计强度的97.3%；变低温条件下3d强度达到设计强度的48%，7d强度达到设计强度的87%。(2)掺适宜掺量的以减水、引气、早强为主的复合外加剂并复掺矿物掺合料的混凝土，恒低温条件下28h达到抗冻临界强度3.5MPa,变低温条件下34h达到抗冻临界强度4.1Mp
7、a，均满足规范要求。(3)以减水、引气、早强为主的复合外加剂并复掺矿物掺合料，矿物掺合料掺量应适宜，单掺粉煤灰(10%～15%)和硅灰(5%),双掺粉煤灰(10%)和硅灰(4%)取代水泥，在低温条件下强度发展及抗冻临界强度较好。(4)随着矿物掺合料掺量的增加，抗冻临界强度值变化并不是很大，但抗冻临界时间延长，当粉煤灰掺量超过15%尤为明显。而在自然变低温条件下养护的混凝土较在恒低温下需要更高的抗冻临界强度，才能保证不受冻害[5]。4聚丙烯腈纤维高强混凝土抗冻性能研究聚丙烯腈纤维是一种新型的有机纤维。该纤维具有直径小(小于40μm)、单位体积数
8、量多、易分散、抗酸碱和耐温性强、弹性模量低等特点。当以较低的掺量(纤维体积率一般不大于012%)掺入混凝土拌合物中,能有效减少混凝土因失水、温差、自干燥等因素引起的
