提高混凝土材料抗冻性措施的研究.pdf
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1、2 0 1 1年 第 1 0期 (总 第 2 6 4 期 ) Nu mb e r1 0i n 2 0 1 1 ( T o t a l No 2 6 4 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOLOGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 1 1 0 0 3 8 提高混凝土材料抗冻性措施的研究 张士萍 。董良峰 ,费正岳 ( 1 南京工程学院 建筑工程学院, 江苏 南京 2 1 1 1 6 7 ;2 巴斯夫化学建材有限公司,上海 2 0 0 0 0 1 ) 摘要: 分别研究了掺纤
2、维和引气剂两种措施对抗冻性的影响作用。 通过对比空白混凝土、 纤维混凝土以及引气剂混凝土在冻融循环过 程中的质量损失和动弹性模量的变化, 发现纤维和引气剂均可以有效提高混凝土的抗冻性。 纤维通过本身的抗裂性能, 抑制混凝土表面的 开裂和剥落, 从而提高抗冻性, 而引气剂通过优化混凝土内部孔结构 , 从而提高抗冻性。 关键词: 纤维;引气剂;抗冻性 中图分类号 : T U5 2 8 5 7 2 ; T U5 2 8 0 4 2 4 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 0 0 l 1 4 0 2 Res e ar ch o n i mpr
3、o veme n t of f r o s t r es i s t a nc e f or c onc r e t e ma t er i a l ZHANG S h i - p i n g , DONG Li a n g- f e n g , F EI Zh e n g- y u e ( 1 D e p a r t me n t o f Ar c h i t e c t u r eC i v i l E n g i n e e r i n g , Na n j i n gI n s t i tu t eo f T e c h n o l o g y , Na n j i n g2 1 1
4、1 6 7 , C h ma 2 B AS FC o n s t r u c t i o nC h e mi c a l s ( S h a n g h a i ) C o , L t d , S h a n g h a i 2 0 0 0 0 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : I n fl ue n c e o f fib e r an d a i r e n t r a ini n g a g e n t O n f r o s t r e s i s t anc e h a s b e e n e v a l u a t e d I t wa s f o
5、u n d t ha t b o t h o f fi be r and a i r e n t r a i n i n g a g e n t c a n i mp r o v e fro s t r e s i s t an c e o f c o n c r e t e, a c c o r ding t o t h e r e s u l t s a b o u t ma s s l o s s a n d t h e d y n a m i c mo d u l u s o f c o n c r e t e s a mpl e s d u r i n g the fre e z e
6、 tha w c y c l e s Fi b e r p r o mo t e d the f r o s t r e s i s t a n c e of c o n c r e t e s a mp l e s d u e t o i t s a n t i c r a c k i n g p e r f o r ma nc e, wh i l e a i r e n t r a i n i n g a g e n t i m p r o v e d t h e fro s t r e s i s t an c e o f c o n c r e t e s a mpl e s du e
7、 t o t h e o p t i mi z a t i o n o f po r e s t r u c tur e Ke y w o r ds :fi b e r ; a i r e n t r a i n i n g a g e n t ; f r o s t r e s i s t a n c e 0 引言 抗冻性是混凝土耐久性的最重要的指标之一。 因此, 工程界 对提高混凝土抗冻性非常关心。 混凝土的抗冻耐久性引起国内 外众多学者的兴趣, 不仅因为它是影响混凝土使用寿命号l生能的 一 个非常重要的因素, 同时也因为混凝土的冻害发生的范围极其 广泛。 我国地域辽阔, 有相当大的部分处
8、于严寒地带 , 不少水工 建筑物出现了冻融破坏现象寒冷地区的水工、 港工 、 道路和桥梁 等工程中的混凝土结构物或构筑物在冻融循环作用下的冻融破 坏是运行过程中的主要病害【 I 。 随着我国改革和建设的不断发展, 寒冷地区的经济技术开发建设项目的日益增多, 尤其是我国西北 部地区, 在西部大开发战略政策的推动下, 大大加快了这些地区 的建设速度, 建筑材料的冻融破坏行为愈来愈受到人们的重视。 抗冻性表示混凝土抵抗冻融循环作用的能力, 是评价寒冷地区混 凝土及钢筋混凝土结构耐久l生的重要指标。 所以, 研究混凝土抗 冻性的改善措施, 具有广泛的现实意义。 本章主要研究集料、 纤维 以及引气剂对硬
9、化水泥基材料的抗冻性的影响规律及机理。 1 试验原材料与方 法 1 1 原材料 配制混凝土所用水泥: P O 4 2 5级水泥, 江苏小野田水泥厂 生产, 其化学组成见表 1 ; 砂: I I 区中砂; 碎石: 玄武岩( 5 - 4 0m i 1 ) ; 减水剂: 江苏博特新材料有限公司生产的 J M I I 型( 掺量为 0 6 表 1 水泥的化学组成 水泥) ; 聚丙烯纤维: 长度 1 5 mm, 直径 2 0 5 0 Ix m。 1 2试 验方 法 采用 G B J 8 2 _ _ 8 5 普通混凝土长期性能和耐久l生 能试验方法 抗冻性能试验( 快冻法) 。 混凝土试样配合比见表 2
10、, 其中P 0 4表 示 W C = 0 4普通混凝土 , P 1 4表示 W C = 0 4掺引气剂混凝土, P 2 4表示 W C = 0 4掺聚丙烯纤维混凝土 , P 0 4 5表示 W C = 0 4 5 普通混凝土, P 1 4 5表示 W C = 0 4 5掺引气剂混凝土 , P 2 4 5表示 W C = 0 4 5 掺聚丙烯纤维混凝土。 成型前将试模擦净, 紧密装配, 内 壁均匀涂一薄层机油, 然后将制得的试件编号, 放人养护箱养护。 试件成型室温度( 2 0 2 ) , 相对湿度大于 5 0 , 试件养护箱温度 保持在( 2 0 1 ) , 相对湿度大于 9 0 。 试件成型
11、后经标准养护 ( 2 4 2 ) h , 脱模, 然后将试件标准养护 2 4 d , 水中浸泡4 d 进行陕冻。 混凝土棱柱体试件每2 5 次循环进行一次陛能测试, 包括动弹性模 量和质量测定。 动弹l生 模量采用弹性模量测定仪测量。 从冻融机中 取出试件称其质量的时候, 先用湿布擦拭表面后采用感量为 0 2 g 的电子天平称重, 试件冻融后的质量损失率按式( 1 ) 计算: , ,1 Wr =t - o - ,x l O 0 ( 1 ) Go 式中: 经过次冻融循环后试件的质量损失率, ; 收稿 日期 :2 0 1 1 - o 4 1 7 基金项目:南京工程学院引进人才科研启动基金( Y K
12、 J 2 0 1 0 1 3 ) ; 高性能土木工程材料国家重点实验室开放基金课题( 2 0 1 0 C E M0 1 9 ) l 1 4 表 2 混凝土试件配合比 编号 , k G 。 冻融前试件的质量 , g ; G 经过次冻融循环后试件的质量, g 。 2 试验 结果 与讨论 2 1 纤维 的作 用 吴中伟认为, 复合化是水泥基材料高性能化的主要途径 , 纤维增强则是核心_2 j 。 通过在混凝土中掺人纤维可以提高混凝 土的抗拉强度、 改善混凝土的脆性和抗裂性能等。 目前关于纤维 增强混凝土材料的力学性能 、 抗裂性能方面的研究较多, 而对 混凝土冻融破坏的抑制机理研究相对较少。 为进一
13、步分析纤维 对混凝土冻融破坏的抑制机理, 分别研究 了冻融过程中混凝土 试样的质量损失以及动弹性模量的变化。 图 1 给出了聚丙烯纤维混凝土在冻融循环过程中的质量 损失。 如图 1 所示 , 无论是 W C = 0 4还是 W C = 0 4 5 , 随着循环 次数的增加 , 聚丙烯纤维混凝土和普通混凝土的质量损失率 均 增加, 但是聚丙烯纤维 昆 凝土质量损失率明显小于普通混凝土 的质量损失。 两种水灰比普通混凝土分别在 1 7 5次和 1 5 0次冻 融循环时, 质量损失就已经超过 5 , 而两种水灰比聚丙烯纤维 混凝土质量损失分别为 1 2 7 以及 1 5 6 , 两种水灰比的聚丙 烯
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