季凍區露石混凝土抗凍性研究

于 波

(黑龍江省公路工程質量監督站)

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季凍區露石混凝土抗凍性研究

于 波

(黑龍江省公路工程質量監督站)

研究了礦物摻合料及引氣劑對露石混凝土凍融循環后的性能影響。測定了不同凍融次數下其表觀特征、相對動彈性模量改變量以及試塊的抗折、抗壓強度損失率。結果分析顯示，加入摻合料和引氣劑的抗凍混凝土在凍融循環后，其各項技術指標均優于普通基準混凝土，具有較好的抗凍性。為季凍區應用露石混凝土路面，進一步推廣使用提供了實驗依據和參考。

露石混凝土；抗凍性；力學性能；動彈性模量

1 實 驗

1.1 原材料

采用哈爾濱水泥廠生產的P.O 42.5水泥，技術性質如表1所示；中砂，級配良好；粗骨料選用輝綠巖碎石，連續級配；粉煤灰(FA)為哈爾濱第三電廠生產的I級粉煤灰，硅灰為挪威埃肯公司生產的中密質灰(SF)，化學成分如表2所示；減水劑選用Might-100(簡稱M )型高效減水劑；引氣劑采用上海麥斯特公司生產的MICRO-AIR202(簡稱MA)混凝土引氣劑；攪拌用水為自來水。

1.2 混凝土配合比及制備方法

露石混凝土配合比如表3所示。采用GBJ82-85《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》規定的慢凍法對混凝土試件在水中的凍融性能進行了研究，選擇兩組摻引氣劑與摻合料的混凝土(A2，B2)作為擬研究的抗凍性露石混凝土，分別與兩組基準混凝土(A1，B1)作各種性能對比研究。

在上述混凝土配合比中，A1表示強度等級為C40的基準普通混凝土，A2表示C40強度等級的抗凍露石混凝土，A1水泥用量與A2總膠結料量相等；B1表示強度等級為C60的基準高強混凝土，B2代表C60強度等級的抗凍露石混凝土，B1水泥用量與B2的總膠結料量也相等。

試件制作好后，1 d拆模，而后在標準條件下養護56 d，因為抗凍露石混凝土中摻入了礦物摻合料，這些摻合料的活性優勢在后期才能充分發揮出來，故對混凝土的各項性能試驗都是在試件標準養護56 d后進行。

1.3 實驗設計

對混凝土試件分別進行300次凍融循環，其中每50次凍融循環后進行力學性能試驗和動彈性模量值的測定。試驗時，將試件放在試驗機的加載板間，將試件軸心物理對中再以標準靜態加載速率施加荷載，每種工況至少試驗3個試件，當發現離散較大時，增加試件數目，以求數據的完整準確。各項試驗中均測試混凝土試件在凍融試驗后的抗壓強度(fcu)損失率、抗折強度(fm)損失率、動彈性模量(Ed)損失率。

表1 水泥的基本物理力學性能

表2 礦物摻合料的化學成份 %

表3 混凝土配合比

2 結果與分析

同時采用GBJ82-85中規定的慢凍法對混凝土試件在水中的凍融循環進行了研究。

水中凍融300次后，B1組混凝土動彈性模量損失率(42.3%)已超過40%，意味著B1在水中耐凍融次數低于300次。在水中凍融300次后，B1混凝土出現明顯裂縫，外觀狀況也表征出混凝土已經明顯破壞。由于混凝土強度高是由高水泥用量實現的，會引起高強混凝土表面產生大量微裂紋，這些微裂紋對混凝土強度影響不明顯，卻降低了混凝土耐久性，使混凝土抗滲性下降，碳化深度增加，抗凍融及抗除冰鹽能力下降。高強混凝土凍融破壞主要是因為高強混凝土在低水膠比下(尤其是高水泥用量時)會由于自收縮及干燥收縮產生大量表面微裂縫，在凍融作用下這些微裂縫不斷擴展成較大裂縫，當凍脹應力超過混凝土抗拉強度時，裂縫迅速延伸，最終導致混凝土破壞。

未摻引氣劑等高效外加劑及摻合料的基準混凝土A1、B1，各曲線中損失率隨凍融次數增加有突然增大的特征，而摻入引氣劑等高效外加劑和摻合料的抗凍混凝土A2和B2，各曲線中損失率變化較平緩。其原因是高性能混凝土中引氣劑引入的微小氣泡緩沖了凍脹破壞力，摻合料微細顆粒也阻礙了凍脹裂縫的延伸，使裂縫擴展轉變方向，故高性能混凝土的破壞過程是緩慢發展的；基準混凝土中由于無分布均勻的微氣泡及微細顆粒，凍脹裂縫一經出現，將迅速延伸，故破壞過程呈突變的特點。

從上述分析可知，A2、B2混凝土在水中凍融試驗中體現出優異的抗凍性，故可作為寒冷地區路面露石混凝土使用。

3 結 語

通過向混凝土中摻入礦物摻合料和引氣劑方法，獲得了抗凍性好的露石混凝土。凍融試驗結果表明：抗凍露石混凝土(A2、B2)的各項技術指標均明顯優于對應的基準混凝土(A1、B1)，證明有關寒冷地區路面露石混凝土的配合比設計及制備是可行的。

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[2] 譚克鋒．水灰比和摻合料對混凝土抗凍性能的影響[J]．武漢理工大學學報，2006，28(3)：59-60．

[3] 孫望超，顏承越．粉煤灰形態效應及應用技術[J]．房材與應用，1997，(2)：35-36．

2015-10-15

TU525.09

C

1008-3383(2015)12-0031-01