混凝土抗冻性能检测与评估试验研究

李玉军

（南水北调东线山东干线有限责任公司 济南 250013）

混凝土抗冻性能检测与评估试验研究

李玉军

（南水北调东线山东干线有限责任公司 济南 250013）

根据实际工程要求，通过钻芯法及速冻试验法对现场已经成型的混凝土抗冻性能进行检测和评估。研究结果表明：经过冻融试验，混凝土均不同程度出现粉状剥落，随着水灰比的增大质量损失越多，相对动弹性模量降低也越大；水灰比越大，抗冻性能越差。

混凝土 抗冻性能 检测 评估

1 概述

在我国北方寒冷地区的水利工程中，冻融破坏是引起混凝土水工建筑物耐久性的主要因素之一，冻融破坏严重影响水工建筑物的正常运行，导致其安全性使用寿命降低。本文对我国北方某水利工程中不同标段的3批混凝土的抗冻性能进行检测，并根据速冻法试验结果，依据《水运工程混凝土试验规程》，评估3批混凝土的抗冻性是否满足混凝土设计抗冻等级F150的要求。

2 现场检测与抗冻性能试验

2.1现场检测取样

根据《水运工程混凝土试验规程》（JTJ 270-98），并结合现场实际情况，采用钻芯法，共有3个混凝土检测批，每个检测批钻取3个直径为100mm、长为400mm的混凝土芯样，并根据施工日期分为A、B、C三组，并依次编号为X1～X9，取出的混凝土芯样外观质量均较好，混凝土振捣充分，芯样表面无气孔等缺陷。

2.2混凝土配合比

根据现场调阅施工资料，混凝土配合比共有3组，见表1。

2.3速冻试验方法

室内按照《水运工程混凝土试验规程》（JTJ 270-98）的要求，将现场所取9个抗冻芯样加工成长度为400mm的混凝土芯样，并将加工后的芯样浸泡在20℃±3℃的淡水中4d，对已饱水完毕的试件，擦去表面水后，测其初始质量、初始共振频率，然后将试件装入桶底和桶壁均衬有橡皮的试件桶内，注入淡水，水面应浸没试件顶面20mm，试件放在混凝土快速冻融试验机中进行冻融试验，每4h为一个冻融循环历时。

表1 混凝土配合比

试验过程中每隔25次进行一次检查，每次检查完毕后将试件调头重新装入试件盒，注入淡水，继续试验，当有一部分试件停冻取出后，应另用试件填充空位，若无正式试件，应用废试件填充。

将芯样进行150次冻融循环试验后，从试件筒中取出立即用电子天秤称重，并用动弹性模量测定仪进行自振频率测试，按《规程》（JTJ 270-98）的要求，将3个试件分为一组进行分析评估。

3 试验结果与分析

3.1试验现象分析

混凝土芯样经过150次冻融循环试验过程后，芯样均出现不同程度的冻融破坏现象，试验现象见表2。

表2 混凝土芯样冻融试验现象汇总表

3.2混凝土抗冻性能分析

3.2.1质量损失率按公式（1）计算

以3个试件试验结果的平均值为测定值，计算结果见表3。

式中：Wn——n次冻融循环后试件质量损失率，%；

G0——试件冻融循环前的质量，g；

Gn——试件冻融n次循环后的质量，g。

表3 芯样质量损失率与相对动弹性模量试验结果汇总表

3.2.2相对动弹性模量按公式（2）计算

以3个试件试验结果的平均值为测定值，计算结果见表3。

式中：Pn——n次冻融循环后试件相对动弹性模量，%；

f0——试件冻融循环前的自振频率，Hz；

fn——试件冻融n次循环后的自振频率，Hz。

3.2.3试验结果评定要求

①相对动弹性模量下降至初始值的75%或质量损失率达5%时，即可认为试件已达破坏，并以相应的冻融循环次数作为该混凝土的抗冻等级（以F表示）。

②若冻融至预定的循环次数，而相对动弹性模量或质量损失率均未达到上述指标，可认为试验的混凝土抗冻性已满足设计要求。

4 结语

工程实践中，采用速冻法可以从宏观的角度，对水工建筑物中测混凝土的抗冻性能进行定量分析和评估；混凝土经过冻融循环后，会出现混凝土局部呈粉末状脱落，质量呈整体较小的趋势；水灰比对混凝土抗冻性能影响较大，随着水灰比的增大，混凝土的质量损失的越多，相对动弹性模量降低的越多，混凝土的抗冻性能越差■