季冻区露石混凝土抗冻性研究

于 波

(黑龙江省公路工程质量监督站)



季冻区露石混凝土抗冻性研究

于 波

(黑龙江省公路工程质量监督站)

研究了矿物掺合料及引气剂对露石混凝土冻融循环后的性能影响。测定了不同冻融次数下其表观特征、相对动弹性模量改变量以及试块的抗折、抗压强度损失率。结果分析显示，加入掺合料和引气剂的抗冻混凝土在冻融循环后，其各项技术指标均优于普通基准混凝土，具有较好的抗冻性。为季冻区应用露石混凝土路面，进一步推广使用提供了实验依据和参考。

露石混凝土；抗冻性；力学性能；动弹性模量

1 实 验

1.1 原材料

采用哈尔滨水泥厂生产的P.O 42.5水泥，技术性质如表1所示；中砂，级配良好；粗骨料选用辉绿岩碎石，连续级配；粉煤灰(FA)为哈尔滨第三电厂生产的I级粉煤灰，硅灰为挪威埃肯公司生产的中密质灰(SF)，化学成分如表2所示；减水剂选用Might-100(简称M )型高效减水剂；引气剂采用上海麦斯特公司生产的MICRO-AIR202(简称MA)混凝土引气剂；搅拌用水为自来水。

1.2 混凝土配合比及制备方法

露石混凝土配合比如表3所示。采用GBJ82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》规定的慢冻法对混凝土试件在水中的冻融性能进行了研究，选择两组掺引气剂与掺合料的混凝土(A2，B2)作为拟研究的抗冻性露石混凝土，分别与两组基准混凝土(A1，B1)作各种性能对比研究。

在上述混凝土配合比中，A1表示强度等级为C40的基准普通混凝土，A2表示C40强度等级的抗冻露石混凝土，A1水泥用量与A2总胶结料量相等；B1表示强度等级为C60的基准高强混凝土，B2代表C60强度等级的抗冻露石混凝土，B1水泥用量与B2的总胶结料量也相等。

试件制作好后，1 d拆模，而后在标准条件下养护56 d，因为抗冻露石混凝土中掺入了矿物掺合料，这些掺合料的活性优势在后期才能充分发挥出来，故对混凝土的各项性能试验都是在试件标准养护56 d后进行。

1.3 实验设计

对混凝土试件分别进行300次冻融循环，其中每50次冻融循环后进行力学性能试验和动弹性模量值的测定。试验时，将试件放在试验机的加载板间，将试件轴心物理对中再以标准静态加载速率施加荷载，每种工况至少试验3个试件，当发现离散较大时，增加试件数目，以求数据的完整准确。各项试验中均测试混凝土试件在冻融试验后的抗压强度(fcu)损失率、抗折强度(fm)损失率、动弹性模量(Ed)损失率。

表1 水泥的基本物理力学性能

表2 矿物掺合料的化学成份 %

表3 混凝土配合比

2 结果与分析

同时采用GBJ82-85中规定的慢冻法对混凝土试件在水中的冻融循环进行了研究。

水中冻融300次后，B1组混凝土动弹性模量损失率(42.3%)已超过40%，意味着B1在水中耐冻融次数低于300次。在水中冻融300次后，B1混凝土出现明显裂缝，外观状况也表征出混凝土已经明显破坏。由于混凝土强度高是由高水泥用量实现的，会引起高强混凝土表面产生大量微裂纹，这些微裂纹对混凝土强度影响不明显，却降低了混凝土耐久性，使混凝土抗渗性下降，碳化深度增加，抗冻融及抗除冰盐能力下降。高强混凝土冻融破坏主要是因为高强混凝土在低水胶比下(尤其是高水泥用量时)会由于自收缩及干燥收缩产生大量表面微裂缝，在冻融作用下这些微裂缝不断扩展成较大裂缝，当冻胀应力超过混凝土抗拉强度时，裂缝迅速延伸，最终导致混凝土破坏。

未掺引气剂等高效外加剂及掺合料的基准混凝土A1、B1，各曲线中损失率随冻融次数增加有突然增大的特征，而掺入引气剂等高效外加剂和掺合料的抗冻混凝土A2和B2，各曲线中损失率变化较平缓。其原因是高性能混凝土中引气剂引入的微小气泡缓冲了冻胀破坏力，掺合料微细颗粒也阻碍了冻胀裂缝的延伸，使裂缝扩展转变方向，故高性能混凝土的破坏过程是缓慢发展的；基准混凝土中由于无分布均匀的微气泡及微细颗粒，冻胀裂缝一经出现，将迅速延伸，故破坏过程呈突变的特点。

从上述分析可知，A2、B2混凝土在水中冻融试验中体现出优异的抗冻性，故可作为寒冷地区路面露石混凝土使用。

3 结 语

通过向混凝土中掺入矿物掺合料和引气剂方法，获得了抗冻性好的露石混凝土。冻融试验结果表明：抗冻露石混凝土(A2、B2)的各项技术指标均明显优于对应的基准混凝土(A1、B1)，证明有关寒冷地区路面露石混凝土的配合比设计及制备是可行的。

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[2] 谭克锋．水灰比和掺合料对混凝土抗冻性能的影响[J]．武汉理工大学学报，2006，28(3)：59-60．

[3] 孙望超，颜承越．粉煤灰形态效应及应用技术[J]．房材与应用，1997，(2)：35-36．

2015-10-15

TU525.09

C

1008-3383(2015)12-0031-01