关于水泥受冻后强度恢复的研究

韩汪洋 朱雯 金树宝 张倩 刘明亮 师华东 董鲁闽

洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司（471039）

关于水泥受冻后强度恢复的研究

韩汪洋 朱雯 金树宝 张倩 刘明亮 师华东 董鲁闽

洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司（471039）

对负温下水泥受冻后强度能否恢复进行了研究，通过水泥受冻前的养护时间及负温下受冻时间的关系，对受冻后水泥的强度能否恢复进行了深入探讨，结果表明水泥受冻后强度的恢复对受冻前的预养时间及受冻时间有着严格的要求。

自然变负温；养护时间；受冻时间

负温下不采取必要防冻措施混凝土很容易被冻坏[1]，强度损失非常大，会给政府造成大量的财产损失。在实际的工程施工中由于各种因素的制约及影响，冬季施工的混凝土难免会有一定程度的受冻，受冻的混凝土到底能不能使用，强度能否得以有效恢复，目前，关于这方面的研究很少，所以研究负温下受冻水泥石的强度恢复对于冬季工程的施工具有重要意义。

1 试验部分

1.1 试验原料

1.1.1 水泥

试验采用的水泥为洛阳黄河同力水泥厂生产的同力42.5普通硅酸盐水泥。

1.1.2 粉石英

试验采用的粉石英为安徽天然硅质掺合料，它是一种天然火山灰沉积岩经过机械粉磨、筛分、分级而制成的，它的平均粒度为1.53 m，比表面积8 000 m2/kg，SiO2的含量在96.47%以上，比粉煤灰和矿粉具有更高的火山灰活性，是一种很好的矿物掺合料。

1.2 试验方法

将水泥石标准养护不同时间后，放入-15℃的冰箱内进行不同时间的受冻，最后将受冻后的水泥石放在自然变负温环境或常温下进行养护[2]，看强度是否可以有效恢复。

2 试验结果与分析

2.1 试验结果

水泥要想不被彻底冻坏受冻前需要进行一定时间的养护，使其形成一定的早期结构[3]，具有一定的强度，这个强度成为抗冻临界强度，一般水泥石形成这个强度的时间为6 h,所以我们在受冻前进行10 h的标准养护,然后进行不同时间的受冻试验。试验原料配比为水泥720 g、粉石英80 g、水180 g、减水剂6.4 g，标准养护下不同预养时间水泥的强度与恒负温不同预养时间下水泥的强度如图1所示。

图1 水泥石的强度恢复与其受冻时间的关系

由图1可以看出,随着水泥石受冻时间的延长，水泥石强度恢复的效果越来越差。预养10 h，受冻6 d与10 d后水泥石的强度恢复效果可以，但是受冻15 d及20 d时水泥石的强度恢复就不理想了，说明受冻前预先养护10 h，水泥石强度能够恢复的合理受冻时间是在10 d之前，受冻时间超过10 d水泥石强度不能恢复到正常水平。

对于预养时间6 h之内受冻后的强度恢复情况，通过试验得出以下结论:预养6 h之内，随着预养时间延长受冻后的恢复强度逐渐增加，随着受冻时间延长其强度恢复的效果越来越差，预养4 h之前可以看到水泥石强度得不到有效恢复，预养时间达到4 h受冻时间减少到1 d时,水泥石强度可以有效恢复,但是受冻时间延长到3 d及以上时强度得不到有效恢复，说明在水泥石形成一定早期结构之前受冻，能使水泥石受冻后强度得以恢复的最小预养时间为4 h，受冻时间不能超过1 d。

2.2 分析

通过上面SEM图可以看出:预养10 h受冻7 d恢复试验的水泥石及标准养护的水泥石微观结构差别不大，无论是内部结构组成还是矿物分布都及其相似，说明预养10 h受冻7 d的水泥石内部结构可以有效恢复,反观预养2 h受冻3 d恢复试验的水泥石，其内部水化产物及矿物结构不是特别清晰完整，内部有较多的裂纹及孔洞存在，恢复效果较差，这从微观上说明了受冻后强度的有效恢复对受冻前的养护时间及受冻时间有严格的要求。

图2 预养2 h受冻3 d后的恢复试验

图3 标准养护下的试验

图4 预养10 h受冻7 d后的恢复试验

预养时间增加有利于其受冻后强度的恢复，主要是因为随着预养时间延长其早期结构逐步形成，抗冻能力逐渐完善，受冻后自身的破坏较小，自然有助于其后期强度的恢复。受冻时间延长其受冻后强度恢复效果越来越差,也与其自身受冻破坏有关，受冻时间越长其自身结构破坏越严重，越不利于自身强度恢复。强度能否恢复与其自身结构有很大关系[4]，如果仍具有一定结构及微观矿物没有受到致命破坏，就有恢复的可能，如果结构破坏严重就很难恢复。

3 结论

1）受冻前养护时间低于6 h，水泥石没达到抗冻临界强度时，受冻后强度得以有效恢复的最短预养时间为4 h，此时能够保证受冻后水泥强度可以恢复的最长受冻时间是1 d。

2）当预养时间达到6 h，水泥石形成一定结构，具有一定抗冻强度时，能够使水泥强度得以恢复的最长受冻时间是10 d，超过这个时间强度不可恢复。

3）自然变负温环境对受冻后水泥后期强度的恢复没有不良影响。

[1]巴恒静,杨英姿,冯奇.负温混凝土抗冻性的研究[J].1000-4726(2002)10-0734-02.

[3]王迎飞.负温高性能混凝土的制备与研究[D].武汉:武汉理工大学,2003.

[4]张大康,汪澜.高性能水泥研究进展与评述[J].2006(12):7～15.

友治,韩汪洋.硅质掺合料在自然变负温下对水泥强度的影响[J].

10.3963/j.cn.42-1783.TU.2011.05.002