引氣劑含量在負溫條件下對混凝土抗壓強度的影響

遲 爽

(黑龍江省公路工程造價管理總站)

1 負溫條件下，不同含氣量的C40混凝土抗壓強度變化

根據黑龍江省地方規程的要求，路面水泥混凝土的含氣量范圍要求是4.5％～5.5％。-10～0℃養護條件下，不同含氣量的C40混凝土在的抗壓強度發展規律見表1和圖1。

表1 -10～0℃條件下C混凝土的強度發展 MPa

圖1 變溫條件下C40混凝土的抗壓強度

從試驗結果可以看出:負溫養護條件下，不摻復合外加劑的各組混凝土抗壓強度的降低幅度較大，即受凍后各組混凝土的抗壓強度損失較大，與標準養護的試件相比，受凍后混凝土的抗壓強度約降低40％左右。隨著含氣量的增大，硬化后混凝土的強度逐漸降低，但降低的幅度不大，含氣量對抗壓強度損失的影響不明顯。在-10～0℃條件下養護的混凝土，拌合物含氣量每增加1％，其抗壓強度約降低2％。與標準養護混凝土對比可以看出:負溫下含氣量對強度的影響要比標準養護要小，也就是說含氣量的增大在一定程度上降低了負溫凍結對混凝土結構的破壞作用，這是因為引氣劑引入到混凝土內的微小氣泡要比毛細管直徑大得多，這些不連通的氣泡截斷了水泥石的空隙結構，由于表面張力的作用，氣泡內沒有水分或含水量較小，遠未達到飽和程度，水泥水化只能在水中進行，生成的水化產物也不會使氣泡消失。當混凝土受凍時，毛細管水因為膨脹進入氣泡，氣泡的存在提供了水結冰膨脹產生膨脹壓力的釋放空間，減小或避免了超膨脹壓力的生成，大幅度減小了膨脹壓力對混凝土結構的破壞作用，如圖2所示。混凝土受凍溫度越低，混凝土內自由水數量越多，結冰量越大，所需要膨脹壓力的釋放空間就越大，因此含氣量越大，混凝土抵抗凍結破壞的能力就越強，硬化后混凝土的抗凍融能力就越強，這也是摻入引氣劑能有效提高混凝土抗凍性的根本原因。

圖2 混凝土的防凍機理示意圖

2 混凝土的防凍機理

水的冰點為0℃，當環境溫度低于0℃后，液態的水會凍結成冰。當水中溶解有各種溶質，水的蒸汽壓降低。拉烏爾定律告訴我們:溶液中水的冰點下降值△T可用下式表示

式中:K為冰點下降常數，水為1.86;C為1 000g溶劑中溶質的克分子數;m為1 000g溶劑中溶質的克數;M為溶質的克分子量。

上式適用于非電解質溶液，對電解質溶液，因電解質電離成離子，溶液中的質點數增加，水蒸汽壓進一步降低，冰點降低值進一步增大，可用下式表示

式中:i為修正系數;n為電解質分子電離后的離子數，如NaCl為2，K2CO3為3;α為電離度。

從式(2)可知，溶液中開始析出冰的溫度與其濃度成正比，與溶質分子量成反比，并與溶質的離子數和電離度有關。故當混凝土中摻入外加劑或增大摻量時，溶液濃度增大，混凝土中水溶液的冰點進一步降低，相同凍結溫度下，混凝土內的結冰量逐漸減少，對混凝土的損傷程度降低，混凝土的抗凍能力提高，其宏觀表現為負溫條件下，含氣量增大所導致的混凝土強度降低幅度比標準養護條件下有所減小。

3 結論

含氣量越大，混凝土抵抗凍結破壞的能力就越強，硬化后混凝土的抗凍融能力就越強，這也是摻入引氣劑能有效提高混凝土抗凍性的根本原因。

[1] 沙慧文.開發新品種引氣劑 提高混凝土耐久性[J].混凝土，2000，(3).

[2] 劉冰，姚云峰等.大體積混凝土冬期施工淺析[J].低溫建筑技術，2003，(4).

[3] 汪緋，楊東賢.冬期混凝土的施工[J].低溫建筑技術，2001，(3).

[4] 黃兆龍.混凝土性質與行為[M].臺北:詹氏書局，1997.