配合比设计参数对高性能混凝土抗冻性敏感特性的影响

关键词： 混凝土 建筑业 高性能 配合

配合比设计参数对高性能混凝土抗冻性敏感特性的影响（通用2篇）

篇1：配合比设计参数对高性能混凝土抗冻性敏感特性的影响

配合比设计参数对高性能混凝土抗冻性敏感特性的影响

为考察不同配合比设计参数对高性能混凝土抗冻性敏感特性的影响规律和显著性关系,利用正交试验方法,选取水胶比、粉煤灰掺量和砂率作为考察因素,计算300次冻融循环后混凝土试件的抗折强度损失率和质量损失率,并进行极差和方差分析.研究结果表明:水胶比对高性能混凝土抗冻性有显著的影响,而粉煤灰掺量和砂率均无显著影响;冻融循环试验后的`质量损失率不能准确地描述混凝土的抗冻性,而抗折强度对冻融循环试验比较敏感,建议采用抗折强度损失率作为高性能混凝土抗冻性的评价指标.

作 者：高蕾 陈拴发 Gao Lei Chen Shuan-fa 作者单位：高蕾,Gao Lei(东南大学,交通规划与管理江苏省重点实验室,江苏,南京,210096;长安大学,特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西,西安,710064)

陈拴发,Chen Shuan-fa(长安大学,特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西,西安,710064)

刊 名：交通运输工程学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF TRAFFIC AND TRANSPORTATION ENGINEERING年，卷(期)：6(4)分类号：U414关键词：路面工程 高性能混凝土 配合比设计参数 抗冻性

篇2：配合比设计参数对高性能混凝土抗冻性敏感特性的影响

关键词水泥混凝土耐久性抗冻性引气剂

中图分类号:TU5文献标识码:A

1 引言

北方季冻地区水泥混凝土路面、桥梁等道路工程混凝土结构物普遍面临着严重的冻融破坏问题,主要是由于其自身断面小,与自然环境接触面积大,同时遭受行车荷载和恶劣自然环境的双重作用以及正负温差的冻胀作用。已有的水泥混凝土路面部分已经破损或毁坏,面临着翻修或重建问题,正在修筑和将要修筑的工程则需要实施有效的抗冻措施。

以我省为例,营城至白山部分水泥混凝土路面在长年冻融的作用下已经严重开裂损坏,甚至有些新的路面在施工结束但还没有通车的情况下经过短时间低温作用后也出现裂痕,以至于施工单位不得已进行重新修补,造成了资源、资金的浪费。可见,混凝土的抗冻性对寒冷地区混凝土工程的耐久性十分重要。不仅如此,混凝土的抗冻性还是混凝土耐久性中非常重要的方面,在很长一段时期内,国内外在评价混凝土耐久性时常以混凝土的抗冻性作为主要标准或综合指标,甚至把抗冻性试验也叫做耐久性试验。水泥混凝土路面因抗冻耐久性不足,过早遭受破坏而造成的危害,直接影响路面的安全性和使用性,同时也带来巨大的经济损失。因此,本文选择以混凝土含气量为主题思路研究含气量的变化对水泥混凝土路面抗冻耐久性的影响。

2 水泥混凝土冻融破坏的机理

2.1 静水压假说

1945年,Powers提出了混凝土受冻破坏的静水压假说。该假说认为,在冰冻过程中,混凝土孔隙中的部分孔溶液结冰膨胀,迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移。孔溶液在可渗透的水泥浆体结构中移动,必须克服粘滞阻力,因而产生静水压,形成破坏应力。当含水量超过某一临界饱和度时,就会在冰冻过程中

发生这样的流动。显然,流动粘滞阻力即静水压力随孔溶液流程长度的增加而增加,因此相应于一个临界饱和度,存在一个极限流程长度或极限厚度,如果流程长度大于临界值,则产生的静水压力将超过材料的抗拉强度而造成破坏。根据这一假说,拌和时掺入了引气剂的引气混凝土硬化后,水泥浆体内分布有不与毛细孔连通的、封闭的气孔,气孔提供了为充水的空间,使未冻孔溶液得以就近排入其中,缩短了形成静水压力的流程。显然,气孔之间的间隔距离应足够小,使水泥石中任一点至最近的气孔的距离不超过极限流程长度。

2.2 渗透压假说

渗透压假说认为,由于混凝土孔溶液中含有Na+、K+、Ca2+等盐类,大孔中的部分溶液先结冰后,未冻溶液中盐的浓度上升,与周围较小孔隙中的溶液之间形成浓度差。这个浓度差使小孔中的溶液向一部分冻结的大孔迁移。即使是浓度为零的孔溶液,由于冰的饱和蒸气压低于同温下水的饱和蒸气压,小孔中的溶液也要向已部分冻结的大孔溶液迁移。可见渗透压是孔溶液的盐浓度差和冰水饱和蒸气压差共同形成的。当毛细孔水就近迁入未吸水饱和的空气泡中时,失水的毛細孔壁受到的压力也会抵消一部分渗透压,这种毛细孔压力不仅不使水泥石膨胀,还使其产生收缩。这就是当混凝土的水饱和度小于某个临界值时,冻结反而引起混凝土收缩的原因。

静水压假说与渗透压假说最大的不同在于未结冰孔溶液迁移的方向。静水压假说认为孔溶液离开冰晶体,由大孔向小孔迁移;渗透压假说则认为孔溶液由小孔移向冰晶体。这两种假说均为混凝土冻融破坏理论的重要组成部分,至今为大多数学者所接受。

Litvan曾对水泥石的冻害进行了细致的试验研究,认为小孔中的溶液在孔壁的作用下不会结冰。水泥石受冻时,在蒸汽压差的作用下,小孔内的溶液向可结冰的区域迁移,如大孔、裂缝等,冰在这些区域聚集、膨胀,在水泥石内部产生内压力。Litvan的观点与渗透压假说有相似之处。

3 水泥混凝土试件的配制

由路面设计要求取0.42、0.44、0.46和0.48四种水灰比进行配制,抗压强度试件采用100mm€?00mm€?00mm的非标准试件,尺寸换算系数为0.95;抗折强度试件采用100mm€?00mm€?00mm的非标准试件,尺寸换算系数为0.85;劈裂抗拉强度试件采用100mm€?00mm€?00mm的非标准试件,尺寸换算系数为0.85。采用机械搅拌,高频振捣台振捣,24小时拆模移至恒温养护室进行标准养护28天后成型。

4 冻融循环对水泥混凝土性能的影响

冻融试验依照我国现行交通行业标准《公路工程水泥混凝土试验规程》(JTJ053-94)规定采用快冻法。每做25次冻融循环对试件检测一次,以相对动弹性模量、质量损失率和相对耐久性指数来评定混凝土的抗冻融性能。

冻融试验出现以下三种情况之一者停止试验:

(1)动容循环至300次;

(2)相对动弹性模量下降至初始值的60%;

(3)质量损失达到5%。

普通混凝土试件冻融循环的结果为:混凝土试件最多经过了125次冻融循环(0.42),当达到125次冻融循环后,相对动弹模量降低到57.6%,低于破坏标准60%,质量损失率为0.05%;水灰比为0.48的混凝土试件只经过50次冻融循环,相对动弹性模量就下降到了43.5%,低于破坏标准60%,质量损失率为0.1%,混凝土能够承受的冻融循环次数随水灰比的增加而减少。

5 引气剂对混凝土抗冻耐久性指标的影响

引气混凝土的配置过程与普通混凝土配制过程相同,通过标准冻融试验,将引气混凝土进行300次冻融循环,混凝土含气量在4%～6%之间,所得到的结果为:加入了引气剂的混凝土试件,在经过300次冻融后相对动弹模量的损失量和质量损失率都较小,没有达到破坏的标准。