高原環境下再生骨料透水混凝土抗凍耐久性試驗

于國慶 李書林 謝 雪 尹宜勝 蔣明芳

（西藏大學，西藏 拉薩850000）

1 研究現狀

Zaetang 等[2]探討了透水混凝土的強度、透水性和表面耐磨性。結果顯示，再生骨材混凝土的耐壓強度隨著可替代材料的增加而增大后減小，耐磨性隨著可替代材料的增加而提高。

郭磊等[3]研究了再生骨材透水混凝土的力學性能、透水性和耐磨性。

王雅思等[4]研究了集料類型、目標孔隙率和不同成型方法對再生骨料透水混凝土力學性能和物理性能的影響。

2 試驗

2.1 試驗材料選擇及配比設計

采用P.O42.5 級普通硅酸鹽水泥；子石料的選擇應滿足4.75～9.5mm 的粒徑。天然粗骨料的選擇應注意外觀密度，要求密度為2710kg/m3。通過破碎獲得粗骨料礫石。采用ISO 標準細砂骨料，細砂骨料的細度為2.66。粗骨料的使用量為基準8%。與微粉混合時，要求二氧化硅含量為94.33%。FDN- 萘系高效減水劑，減水率穩定在21%，試驗均采用普通自來水關于具體的配制成本及其要求如表1 所示。

2.2 試驗流程

表1 再生骨料透水混凝土配合比/（kg/m3）

（1）試驗測試主要方法

根據實驗流程制作透水混凝土，將制作好的透水混凝土分為10 組，每組透水混凝土均為4 塊，規格為100mm 邊長的長方體，采用隨機選取的方法在每組混凝土塊中選擇3 塊，進行多次凍融處理，再分別檢驗各自的單軸抗壓強度。24d 為創建標準養護條件及最佳持續時間，24d 結束后轉入至室溫環境中，對其進行為期4 天的飽水處理，每組透水混凝土在此條件下進行10次凍融循環試驗。全程的檢測工作，有抗壓強度、連續孔隙率及透水系數三項指標，具體方式為每檢驗一次指標需要完成10 次凍融循環。

（2）孔結構測試方法

再生骨料多孔混凝土的內部研究，因為孔隙率的變化，采用螺旋ct 機不同透水性對混凝土試件凍融次數（100mm×100mm×100mm）掃描,掃描間距2.5mm，然后導入圖像的模擬軟件，調整后，骨料透水混凝土內部的真實感與醫療分布直觀的具體的ct 掃描測試的過程，如圖1。另外，利用圖像處理軟件image-proplus6，進一步分析CT 圖像，得到了冷凍融化次數循環中透水混凝土樣品間隙結構的特征。

3 結果與討論

3.1 透水系數與凍融次數的關系

圖2 展示出了伴隨凍結融化循環次數的滲透系數和連續間隙度的變化曲線。其結果，再生骨材透水混凝土的滲透系數和連續空隙率隨著凍結融解次數的增加而增大。在凍融循環過程中，增加了透水混凝土內部間隙結構的變化程度。這是由于透水混凝土本身具有多孔骨架的特性，在凍脹力和靜水壓力共同作用下，骨料與周圍水泥面會發生開裂，經過機械破碎后的再生粗骨料，含有很多裂紋，有非均勻的形狀和棱角，且表面黏附水泥砂漿，導致其吸水量增大，在連續幾次的凍融循環作用下，骨料之間薄弱處易發生錯動、開裂，造成試件內部的連通孔隙逐漸萌生、擴展甚至貫通為宏觀裂縫，進而引起透水系數和連通孔隙率與凍融循環次數成正比。

圖1 試件CT 掃描試驗

圖2 連續孔隙率和透水系數隨凍融次數變化曲線

3.2 抗壓強度與凍融次數之間的關系

圖3 顯示了以凍結和解凍周期數為基礎的抗壓曲線。分析可知，凍融后再生骨料透水混凝土的力學性能與連續孔隙率和透水系數成反比，這是由于透水混凝土試塊主要依靠粘結咬合能力來承受和傳遞荷載，隨著凍融循環次數的增加，開裂、錯動等現象頻繁發生，內部連通孔隙變大，使透水混凝土的整體密度降低，進而宏觀上表現為力學性能的下降。

4 結論

4.1 再生水泥的連續孔隙度和滲透率凍結量，在凍結周期內，最外側粗骨料脫離基體，逐漸分解，并存在滲透性裂縫；在凍結和解凍周期中，最外觀的總合從基質中分離出來，逐漸剝去，有裂縫穿過基質和基質。

4.2 通過圖像處理后CT 掃描配置文件可以用來描述再生骨料透水混凝土凍融環境下，內部孔隙結構連接，擴展，特點和凍融損傷的發展，通過進一步分析每個掃描部分孔徑的分布頻率直方圖，孔隙大小分布，正態分布函數可以看到正態分布曲線呈“矮胖”狀態，曲線右移。

4.3 混凝土內部孔隙結構的平均孔隙大小隨凍融次數的增加，CT 掃描部分的平均孔隙度、滲透系數和連接孔隙度與平均孔隙大小成正比，和再生骨料透水混凝土的抗壓強度成反比。