环境和施工因素对混凝土抗盐冻性影响研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 7 期 (总 第 2 9 7 期 ) Nu mb e r 7 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 7 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES E ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 7 0 0 2 环境和施工因素对混凝土抗盐冻性影响研究 李隽 1 I 2 ,高培伟 ,高翔 。 ,刘宏伟 1 I 4 ,张辉 ,耿飞 ( 1 南京航空航天大学 土木系 ,江苏 南京 2 1 0 0 1 6 ;2 盐城工学院 土木学院,江苏
2、 盐城 2 2 4 0 5 1 ; 3 金陵中学 ,江苏 南京 2 1 0 0 0 5 ;4 江苏荣能集 团,江苏 扬州 2 2 5 1 0 0 ) 摘要: 试验研究了混凝土不 同的养护工况、 表面施工工况对其抗盐冻性能的影响, 对比了暴露养护和标准养护对混凝土抗盐冻 性影响的异同, 研究了重复加卸载对暴露养护的混凝土抗盐冻性的影响。 结果表明 : 混凝土养护时保证其初次受盐冻前不处于干燥 收缩状态, 表面施工避免表层混凝土的含气量损失 , 可以提高混凝土的抗盐冻性能; 重复荷载作用下混凝土抗盐冻性能会逐步降低 。 关键词: 混凝土 ;抗盐冻性 ;养护 ;表面施工 中图分类号: T U 5 2
3、 8 0 1 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 7 0 0 0 5 0 3 Re s e a r c h o f t h e i n f l u en c e o f t h e e n v i r on me n t a n d c on s t r u c t i o n f a c t o r s o n f r o st s a lt r e s i s t a n c e o f c on c r e t e LJ u n 1 ,2 GAO Pe i we i , GAO Xi a ng , LI UHo n gwe i , Z
4、HANGHu i , GENG Fe i ( 1 D e p a r t me n t o f C iv i l E n g i n e e r i n g , Na n j i n g U n i v e r s i t y o f Ae r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s , N a n j i n g 2 1 0 0 1 6 , C h i n a ; 2 Ci v i l En g i ne e r i n g De pa r t me n t , Ya n c h e n g I ns t i t u t e of Te c
5、 h n ol o g y, Ya n c h e n g 2 2 4 051 , Chi n a; 3 J i n l i n gH i g h S c h o o l , Na n j i n g 2 1 0 0 0 5 , C h i n a ; 4 R o n g n e n gG r o u p C d , L t d , Y a n g z h o u 2 2 5 1 0 0 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Di ff e r e n t c u r i n g c o n d i t i o n s a n d c o n s t r u c t i
6、 o n me t h o d s o f c o n c r e t e s u r f a c e 1 n fl u e n c e o n fro s t s a l t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e we r e r e s e a r c he d Th e s i mi l a r i t i e s a nd di f f e r e nc e s o f f r o s t s a l t r e s i s t an c e o f c o n c r e t e b y e xp o s e d c ur i n g and
7、 s t a n da r d c u r i ng we r e c o mp a r e d An d t h e e f f e c t s o fr e pe a t e d l o a d i n g u nl o a d i ng o n fro s t s a l t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e wi t h e x po s e d c u r i n g we r e i l l u s t r a t e d Th e r e s u l t s s h o we d t ha t t o e ns u r e t h e
8、 c o n c r e t e n o t b e i n d r y i n g s h r i n ka g e s t a t e b y c u r i n g be r e t he i n i t i a l f r o s t - s a l t , and t o be a vo i d t h e l o s s o f a i r c o n t e nt o f t h e s u r f a c e o f c o n c r e t e b y s ur f a c e c o n s t r uc t i o n c a n i mpr o v e the f r
9、 os t s a l t r e s i s t a n c e of c o nc r e t e Th e fro s t s a l t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e f r o s t wi l l be g r a d u a l l y r e du c e d un d e r t h e r e p e a t e d l o a di n g K e y wor d s : c o n c r e t e ; fro s t s a l t r e s i s t a n c e ; c u r i n g ; c o n
10、s t r u c t i o nme tho do f c o n c r e t e s ur f a c e 0 引言 目前 , 我 国正处于大规模进行基础工程建设 时期 , 修 建 了大量混凝 土高级公路 、 桥梁和机场跑 道 。 在北方寒冷 地 区 , 混凝 土路 面受到 冻融和氯盐融 雪剂双 重因素作 用 下 , 极 易造成严重 的盐冻剥落 , 加剧破坏 。 我国在 混凝 土路面抗 盐冻破坏方面 已经开展 了一些 颇有成效 的试验研究 , 但混凝土的最终品质会受到在施工 中许 多因素 的影响 , 比如混凝土的搅拌 、 运输 、 施工 中混凝 土的浇筑 、 振捣 、 养 护、 表面处
11、理 等众多 因素。 因此 , 实际工 程 中氯盐融雪剂作用下混凝土抗盐冻性 的影 响因素 比研 究试验室 中混凝土抗盐冻 的影 响因素要复杂得多。 混凝土的盐冻试验一般是在试验室进行 , 试验室环境 具有一定的局限性 。 首先 , 试验室 中通常采用小尺寸构件 , 而在 实际工程应用 中, 混凝土结构尺寸相对要大得多 ; 其 次, 从构件所处的环境来看, 试验室中采用的冻融循环制 度 , 如 C D F试验制度中降温过程为 1 0 l l , 虽然 比实际气 候环境更 恶劣 , 但与其相差较 大。 自然气候环境 的影 响因 素是复杂 多重 的 , 除正 常的温度变化外 , 还有其他更为复 杂
12、的因素 , 如雨雪侵蚀 、 风化 、 行驶车辆的动荷载等多重作 用; 另外, 从构件受到的约束条件看, 在 C D F试验中, 受冻 试件横向变形是不受约束的, 而实际工程中, 混凝土结构 并非如试验室中的无横 向约束 的理想状态。 这些 因素都可 能造成试验室混凝土抗盐冻性试验与实际工程应 用 中有 一 定 的区别。 因此 , 研究实际工程中混凝土结构物的抗盐冻性能受环 境和施工因素的影响尤为必要 。 本试验主要针对道路工程引 气混凝土抗盐冻性能的影响进行研究。从环境因素角度出 发, 研究混凝土受到初次盐冻时的溶液饱和度以及放行后道 路所受的车辆荷载对混凝土路面抗盐冻性能的影响 ; 从施工
13、因素角度出发 , 主要研究混凝土抹面和振捣等表面施工方 式及混凝土路面的暴露养护对其抗盐冻性能的影 响 q 。 收稿 日期 :2 0 1 4 0 1 - 2 0 基金项 目: 江苏省六大人才项 目( J Z 一 0 1 0 ) ; 江苏省建设系统科技项 目( 2 0 1 3 Z D1 2 ) ; 江苏省博士后基金项 目( 1 3 0 1 0 5 7 B) ; “ 8 6 3 ” 国家高新技术 项 目( 2 0 0 9 A A0 3 Z 5 0 8 ) 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 试验材料和试验方法 表观密度约为2 9 0 0 k g m 。 ; 减水
14、剂为上海某公司生产的萘 系高效 J M V I I I 减水剂 , 减水率可达 2 5 ; 引气剂采用皂 1 1 试验材料 甙类引气剂, 茶色透明液体, 易溶于水。 水泥采用江苏某公司生产的硅酸盐水泥 P I I 5 2 5 级 ; 1 2 试 验 方 法 细骨料为级配 良好的天然河砂 , 细度模数 2 6 ; 粗骨料为粒径 1 2 1 试验配合 比 5 2 0 m m玄武岩碎石, 级配良好 , 堆积密度约为 1 6 2 0 k g m 。 , 配合 比见表 1 所示 表 1 混凝土配合比 1 2 2 试 验 方 法 混 凝 土 抗 盐 冻 试 验 仪 器 采用 C D F试 验 机 ( 德
15、国 S c h l e i b i n g e r 公司生产 ) , 试验制 度采 用 C D F试验方法 ( 欧 洲 国际材料试验室联合会 ( R I L E M) T c 1 1 7 。 F D C专业委员 会制定 ) : 起始温度 2 0 , 首先 以 l 0 h的恒定降温速率 降温 4 h 至一 2 0 , 然后恒 温 3 h ; 再以 1 0 l 1 的恒定升温 速率升温 4 h到 2 0 , 再恒温 1 h , 共 1 2 h , 为一冻融循环 。 按此冻融循环制度依次循环进行 。 按表 1 所示配合 比制成混凝土试件 , 尺寸为 1 5 0 mmx 1 5 0 m mx l 5
16、0 mm。 试件于 2 4 h 后拆模 。 根据试验要求 , 对试 件进行不 同工况的养护和表 面施工 ; 再对不同工况 的试件 根据 C D F试验标 准进行 密封 ,然后进 行 C D F抗盐 冻试 验 。 按照 7 个盐冻循环为一个周期 , 测定试件表面的剥蚀 量。 不 同工况试验方法如下 : ( 1 ) 三种不 同养护工况对抗盐冻性 影响试验 : 三种不 同养护工况为 C D F 养护( C D V养护过程为 2 8 d的标养后 , 将待测表面浸在盐溶液中 7 d , 进行盐溶液预饱 和 ) 、 标 准 养护 以及标准养护 2 8 d 后干燥 7 d 。 将养护完成后的三种 工况试样根
17、据 C D F试验标准进行密封 , 进行 C D F抗盐冻 试验 。 ( 2 ) 四种不 同表面施工工况对抗盐冻性影 响试 验 : 四 种不同表面施工工况即混凝土抹面方式为只振捣不抹 面且表 面泌水 , 用字母 A表示 ; 抹 面方式 为只振捣 不抹 面且表 面无泌水 , 用字 母 B表示 ; 抹 面方式 为振 捣后在 初凝前 进行一 次抹面 的混凝 土 , 用 字母 C表 示 ; 抹面方 式 为振捣 后在初 凝前 、 终凝前 分别 进行 一次 抹面 , 用 字 母 D表示 。 将 完成表面施工 的四种工况试样进行 C D F 抗 盐冻试 验。 ( 3 ) 暴露养护和标准养护下抗盐冻性影 响试
18、 验 : 将暴 露养护和标准养护两种工况试样进行 C D F 抗盐冻试验 。 ( 4 ) 重复加卸载作用抗盐冻性影 响试 验 : 该试验对经 过暴露养护的混凝土试件进行。 将未进行重 复加卸载的试 件定为基准混凝土 , 用代 号 J z表示 ; 对试件试验面一次性 重复加卸载 8 0次 , 加载速率为( O 3 o 5 ) MP a s , 加荷值为 4 0 的混凝土抗压强度值 的试 件用代号 Y 一 4 0 F C表示 ; 对 每经过盐 冻循环 7次后 对试验 面进行 重复加 卸载 2 0 次 , 加载速率为( 0 3 0 5 ) MP a s , 加荷值为 4 0 的混凝土抗 压强度值 的
19、试 件用代 号 F 一 4 0 F C表示 。 将这三种加 载工 况 的试样进行 C D F 抗盐冻试验 。 6 2 试验结果分析 2 1 养护工况的影响 按照试验方法 ( 1 ) 对三种不同养护工况试样进行的试 验结果如图 1 所示。 善 西 7 l 4 2 1 2 8 盐冻循 环次数 图 1 不同养护工况对盐冻剥蚀量的影响 从 图 1中可以发现 , 三种不 同的养护工况下 , 盐冻剥 蚀量随着混凝土遭受的盐冻循环次数的增加而逐渐增加 ; 三种工况下 ,混凝土盐冻剥蚀速率在盐冻循环 1 4 次后变 化很小 ,差异没有扩大趋势; C D F养护和标准养护 的混凝 土剥蚀量非常接近 。 另外 ,
20、 标养后干燥 7 d的混凝土剥蚀量 比另外两种养护工况大 , 经过 2 8 次盐冻循环后 , 标养后干 燥 7 d 的混凝土剥蚀量为 0 1 8 k g m2 , 约为另外两种养护工 况的? 昆 凝土剥蚀量 的 1 5 倍 , 见图 2 。 姜 爱 姆 菩 C D F 养护 标准养护 标养后干燥7 d 养 护工况 图2 孔溶液饱和度对剥蚀量的影响 通过试验表 明, 当混凝土初次受盐冻破坏时 , 饱水 程 度和饱水时间对盐冻破坏有明显影响。 初次盐冻破坏前进 行盐溶液预饱和会降低盐冻破坏程度。 而北方地区气候干 燥寒冷 ,混凝土初次受盐冻前经常处于干燥收缩状态 , 甚 至表面极有可能已经形成细微
21、 的干缩裂缝 , 造成混凝 土的 抗渗性降低 , 盐冻过程中盐溶液不断浸人, 会增大渗透压, 降低混凝土的抗盐冻性。 I 圈 = = = = = 二= 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 表 面施 工的影响 按照试验方法( 2 ) 对 A、 B、 C、 D不同表面施工工况的混 凝土进行抗盐冻试验 , 可以看出不同的抹面施工对混凝土剥 蚀量 的影 响。 由图 3 和 4可见 : A组 ( 只振捣不抹面且表面 泌水) 混凝土表面剥蚀量最大, B组( 只振捣不抹面且表面 不出现泌水 ) 混凝土盐冻剥蚀最小 ; D组 ( 振捣后在初凝前 、 终凝前分别进行一次抹面)
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- 环境 施工 因素 混凝土 抗盐冻性 影响 研究
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