抗冻融耐久性混凝土的配合比研究.pdf
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1、第 3 6卷第 2期 2 0 1 0年 4月 四川建筑科学研究 S i c h u a n Bu i l d i n g S c i e n c e 2 33 抗冻融耐久性混凝土的配合比研究 王丽玫 , 梁隽 ( 1 廊坊师范学院建筑工程学院, 河北 廊坊0 6 5 0 0 0; 2 廊坊市交通局公路工程质量监督处 , 河北 廊坊0 6 5 0 0 0 ) 摘要 : 在对混凝土的冻融破坏原理与因素的认识的基础上, 通过改进原料配合比来增强混凝土的密实性、 抗裂性 , 以提高其 在冻融环境下的耐久性能。 关键词: 抗冻融; 耐久性; 配合 比 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标识码 :
2、A 文章编号 : 1 0 0 8 1 9 3 3 【 2 0 1 0 ) 0 2 2 3 3 0 4 S t u d y o n t h e m i x p r o p o r t i o n o f e n d ur a n c e q u a l i t y a n d f r e e z e - t h a w r e s i s t i ng c onc r e t e WANG L i me i L I ANG J u n ( 1 L a n g f a n g T e a c h e r s C o U e g e I n s t i t u t e o f A r c h i t
3、 e c t u r e C i v i l E n g i n e e ri n g , L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0 , C h i n a ; 2 H i g h w a y E n gi n e e ri n g Q u al i t y Mo n i t o ri n g D e p a r t me n t o f L a n g f a n g C i ty T r a f fi c B u r e a u , L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0, C h i n a ) Ab s t r a c t : Wh i l e r e a
4、 l i z e t h e p rin c i p l e t h a t f r e e z e - t h a w d e s t r o y s c o n c r e t e, we i n c r e a s e e n d u r a n c e q u ali t y o f c o n c r e t e i n f r e e z e t h a w s u r r o u n d i n g s , t h r o u g h i mp r o v e t h e p r o p o i o n o f r a w ma t e r i al , c o mp a c t
5、 n e s s a n d r e s i s t a n c e t o c r a c k i n g Ke y wo r d s : f r e e z e t h a w r e s i s t i n g ; e n d u r a n c e q u a l i t y; mi x p r o p o i o n O 引 言 凡是出现正负温交替地 区的混凝土工程都会发 生冻融破坏问题 , 而现有的抗冻等级不能满足混凝 土结构长期耐久安全运行 的要求 。工程类别 中, 又 以水工 、 路桥、 港工较为突出。我 国当前正在进行全 球规模最大的土建工程建设 , 这些土建结构工程的 安全
6、性与耐久性 能否很好地适应今后 生产 、 生活 的 需要 , 事关 巨大投资的效益和广大人民的根本利益。 因此 , 通过研究混凝土的原料配合 比来增强混凝土 的密实性、 抗裂性和抗化学腐蚀性, 以提高其冻融环 境下耐久性 的技术要求 , 同时 , 为今后抗冻融耐久混 凝土的推广使用提供依据。 1 抗冻融原理和影 响因素 在混凝土冻融破坏 的各种分析原理 中, 公认程 度较高的是由美国学者提出的膨胀压和渗透压的理 论 , 即吸水饱和的 昆 凝土在其冻融的过程 中, 遭受 的 破坏应力主要由两部分组成 : 一是混凝土毛细孔 中 收稿 日期 : 2 0 0 8 1 1 1 0 作者简介 : 王丽玫
7、( 1 9 7 1一) , 女 , 河北 廊坊 人 , 副教授 , 硕士 , 研究方 向为结构工程 。 基金项 目: 廊坊市科技局 2 0 0 8年科技支撑项 目( 2 0 0 8 0 5 5 1 0 1 ) E m a i l : h b wa n g l i me i 1 6 3 c o rn 的水在负温下 由水转变成冰, 体积膨胀 , 但 由于受到 毛细孔壁约束 , 因而在孔周 围的微观结构 中产生拉 应力 ; 二是 当毛细孔水结成冰时 , 由于表面张力的作 用, 混凝土毛细孔隙中水 的冰点随着孑 L 径 的减小而 降低。凝胶孔水形成冰核的温度在 一7 8 以下 , 因 而, 由冰与过冷
8、水的饱 和蒸汽压差和过冷水之 间的 盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压 。当混凝土 受冻时, 这两种压力会损坏混凝土的内部微观结构, 当经过多次反复的冻融循环 以后 , 损坏逐步积 累不 断扩大 , 最终发展成互相连通 的裂缝 , 使混凝土的强 度逐步降低, 直至完全丧失。因此, 饱水状态是混凝 土发生冻融破坏的必要条件。为了满足施工中混凝 土和易性的要求 , 混凝土 的用水量大大超过水泥水 化反应 的实际用水量 , 以游离态存在于混凝土中, 造 成孔隙多 , 密实度减 小, 降低 了混凝土 的抗 冻融能 力 。 影响混凝 土冻融破坏的因素是多方 面的: 一是 水灰 比, 水灰 比越大 , 混
9、凝 土 中可冻水 的含 量就越 多, 混凝土 的结冰速度就越快 ; 气 泡结构越差 , 平均 气泡间距越大 ; 混凝土强度越低 , 抵抗冻融的能力越 差 ; 二是含气量 , 非引气剂外加剂引入的气泡大小、 分布都不均匀, 也不稳定 , 对混凝土的性能不会产生 积极影 响。引气剂引入 的气泡是稳定的、 细小的、 均 匀分布的, 混凝土 的抗冻性就会提高。在一定 范围 2 3 4 四川建筑科学研究 第 3 6卷 内, 含气量越多, 混凝土 的抗冻性越好 ; 三是水泥 的 品种, 混凝土的抗冻性随水泥活性增高而提高。采 用普通硅酸盐水泥的混凝土的抗冻性优于采用混和 水泥的混凝土, 更优于采用火山灰水
10、泥的混凝土 ; 四 是骨料质量 , 混凝土骨料对混凝土抗冻性影响主要 体现在骨料吸水率及骨料本身的抗冻性。吸水率大 的骨料对抗冻不利 ; 五是外加剂及掺合料 , 矿渣粉、 减水剂、 引气剂及引气减水剂等外加剂均能提高混 凝土的抗冻性。矿渣粉能够减少水泥和混凝土的用 水量, 引气剂能增加 混凝 土的含气 量, 并使气泡均 匀; 而减水剂则能降低混凝土的水灰 比, 从而减少孔 隙率 , 最终都能提高混凝土的抗冻性 。 2 外掺材料对提 高混凝土抗冻性的 作用 矿渣粉是将高炉矿渣细磨后得到的一种高效掺 合料。以矿物掺合料配制混凝土时, 不仅可以替代 硅酸盐水泥( 2 0 7 0 ) , 而且所配制的
11、混凝土的 力学性能、 坍落度损失、 耐蚀性等都得到相应的提高 和改善。再加上矿渣粉 自身 的需水量较少 , 掺人混 凝土中还能起到减水的作用 , 因此 , 矿渣粉是 目前综 合性能最为优 良的人造矿物原料。 引气剂可以明显地降低混凝土拌合水 的表面张 力 , 使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。 而这些气泡可以切断部分毛细管通路 , 使混凝土结 冰时产生的膨胀压力得到缓解。因而, 不仅使混凝 土不会遭到破坏 , 还能起到缓冲减压的作用 。再加 上气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路 , 使外界水分不易浸入 , 减少了混凝土的渗透性 , 同时 还能起到润滑作用 , 改善混凝土的和易性。
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