引氣混凝土凍融耐久性能的研究

(青島理工大學 山東 青島 266000)

引氣混凝土凍融耐久性能的研究

張閃閃商懷帥魏磊

(青島理工大學山東青島266000)

本文對N(凍融循環次數)=0、50、100、200、300以及400的引氣混凝土的耐久性能進行研究,研究結果表明，N越大，引氣混凝土的動彈性模量、質量以及強度越低；強度等級高的引氣混凝土能經受更多次凍融循環。

引氣混凝土；動彈性模量；凍融循環；耐久性

目前，對引氣混凝土材料的研究主要集中在物理力學性能以及工程應用中出現的裂縫問題上，對凍融循環耐久性能的研究還較少[1]。本文依據GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能的測試方法標準》[2]對不同強度等級(C20、C25、C30、C40、C50)的引氣混凝土在N=0、50、100、200、300以及400時的引氣混凝土動彈性模量、質量損失和強度損失進行研究。

一、試驗概況

(一)實驗材料及設備

本試驗中的材料根據JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設計規程》[3]選擇如下：水泥為當地的P·O 32.5級與P·O 42.5級水泥；組骨料為碎石粒徑5～20mm的石子；沙子是天然河沙(細度模數2.6)；用自來水進行攪拌。材料的配合比見表1。

表1 引氣混凝土每立方米的配合比

(二)試件制備

按照表1給出的配合比先計算出配制體積為20L混凝土時所需用原材料的用量。用加由引氣劑(松香皂類液體)的自來水進行攪拌，最后制作出100mm×100mm×400mm和150mm×150mm×150mm兩種規格的試塊。

(三)試驗方法

將試件對上述兩種尺寸的立方體試件的溫度由10℃降至-15℃，再將試件溫度由-15℃提高至10℃為一個凍融循環。冷凍時間、解凍時間分別為4～4.5個小時和2～2.5個小時，凍融之前將試件浸泡于水中至恒重。

二、試驗結果分析

試塊的質量損失率、強度損失率的計算結果見表2和表3所示，混凝土的相對動彈性模量，見表4。

表2 不同次數凍融循環后引氣混凝土試塊的質量損失率(%)

表3 不同次數凍融循環后引氣混凝土試塊的強度損失率(%)

表4 不同次數凍融循環后引氣混凝土試塊的相對動彈性模量(%)

(一)質量損失分析

質量損失是混凝土抗凍性的一個評價指標[4-5]，從實驗結果可以看出：N≥300時，質量損失迅速增大，即N越大，質量損失越大。

由表2可知，N=300時，C20、C25引氣混凝土試塊的質量損失分別為4.54%和3.52%，而C30、C40、C50混凝土試件的質量損失更小，均滿足質量損失不大于5%的要求。表明從質量損失的指標來評判，C20、C25、C30、C40、C50在N=300時仍能滿足抗凍要求；在N=300時，只有C20混凝土試件的質量損失為5.26%不滿足要求，其余組混凝土試件質量損失率均滿足要求。

文獻[6]對普通混凝土的質量損失進行了研究，其質量在凍融初期有所增加，隨后質量開始減少；但對于本研究中的引氣混凝土質量沒有出現增加的現象，是由于本研究中凍融試驗前引氣混凝土試塊已經在水中浸泡至恒重。

(二)強度損失分析

由表3可知，隨著N的增大，引氣混凝土的抗壓強度在降低，而且隨著N的增大，對強度的影響越來越明顯。如C25的引氣混凝土試塊在N=0到N=100過程中強度損失了8.36%，而由300-400次的過程中強度損失了35.15%。分析其原因可知，是由于初始凍融作用影響的只是試塊表皮層。

(三)動彈性模量變化分析

由表4可知，C30、C40的混凝土試塊在N=100、300、400時的相對動彈性模量分別為：95.28%、81.25%、69.84%和96.25%、79.14%、67.52%。由此可知，同一強度等級的混凝土試塊N越大，其相對動彈模量越小。這是因為在混凝土內部凍融膨脹壓力作用下，內部裂縫增多且貫通，從而導致試件整體性降低，相對動彈模量下降。

三、結論

(1)相比于普通混凝土，引氣混凝土的抗凍性能更好。

(2)N越大，引氣混凝土試塊的質量損失、強度損失、動彈性模量損失越大。而且，凍融循環次數越多，強度和動彈性模量所受的影響越明顯。

(3)在N值相同時混凝土的強度越高，抗凍性能就越好。強度等級≤C25的混凝土試塊能經歷200次凍融循環，強度等級≥C30的混凝土試塊能經歷300次及以上的凍融循環。

[1]肖逸夫.蒸壓加氣混凝土及其復合墻體抗凍性能試驗研究[D].長沙理工大學.2013

[2]GB/T 50082-2009,普通混凝土長期性能和耐久性能的測試方法標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2009.

[3]JGJ/55—2011,普通混凝土配合比設計規程[S].北京:中國建筑工業出版社,2011.

[4]杜天玲，孟云芳.提高混凝土抗凍耐久性技術的研究綜述[J].寧夏農學院學報,2002,23(2)：80-83

[5]趙霄龍,衛軍,黃玉盈.混凝土凍融耐久性劣化的評價指標對比[J].華中科技大學學報(自然科學版)

張閃閃(1989-)，女，青島理工大學碩士研究生，研究方向結構工程；商懷帥(1980-)，男，山東濰坊人，博士，副教授，主要從事結構工程研究。