浅谈码头方块抗冻性混凝土的试验技术

王天文（中国铁建港航局集团有限公司大连凌水湾项目部，辽宁 大连 116000）

浅谈码头方块抗冻性混凝土的试验技术

王天文
（中国铁建港航局集团有限公司大连凌水湾项目部，辽宁 大连 116000）

摘要：本文结合望海珍珠湾综合开发建设项目码头工程的方块施工，通过加入引气剂来提高混凝土的抗冻性，通过混凝土冻融破坏的分析和实际施工情况，提出了抗冻性混凝土原材料的选择和配合比的设计以及在施工管理方面控制的要点。

关键词：抗冻性；引气剂；混凝土

1　引言

在港工工程中，混凝土及其结构的耐久性已越来越受重视，特别是混凝土的抗冻性问题。大量的研究和实践表明，加入引气剂是提高混凝土抗冻性的主要手段，从而解决混凝土的抗冻融耐久性问题。结合望海珍珠湾综合开发建设项目码头工程，我们对此工程施工过程中的现象进行分析，总结了混凝土原材料要求、配合比设计方法及施工过程中注意的事项。

2　混凝土冻融破坏的机理

混凝土在冻结温度下，内部可冻水变成冰时，体积膨胀9%左右，冰在毛细孔中受到约束力而产生巨大压力，另一方面过冷的水发生迁移，冰水、蒸汽压造成渗透力，这两种压力共同作用时，当超过混凝土抗拉强度时则产生局部裂缝，或使混凝土内部微细裂缝扩展，当冻融循环左右时，这种破坏作用反复进行，使裂缝不断扩展，相互贯通，最后造成混凝土破坏。

3　引气剂影响抗冻性的原理

引气剂是具有憎水性的表面活性物质，它可以明显降低拌合水的表面张力，使混凝土内部产生大量微小、稳定、分布均匀而不连通的气泡，当混凝土冻结产生膨胀压力时，这些气泡可以起缓解作用，从而减轻冻结破坏作用。另外，这些气泡可以切断混凝土毛细管通道，使外界水分不易侵入，减少水饱和程度、相应也减轻冻结破坏作用。

4　抗冻性混凝土的原材料选择、配合比设计

4.1配合比设计原则。满足设计、施工要求的情况下，尽量减少混凝土的单位水泥用量；采用高效减水剂和引气剂；

4.2原材料的选择。原材料根据工程实际情况和《水运工程混凝土施工规范》进行选择。

4.2.1水泥。抗冻性混凝土所用水泥宜采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，另外，结构混凝土所用水泥的标号，不得低于425号，我们选用营口当地的天瑞P.O42.5的普通硅酸盐水泥。

4.2.2集料。集料本身的抗冻性能会影响混凝土的整体抗冻性能，集料的抗冻性能主要取决于自身的抗压强度、集料级配和含泥量等，另外，集料的种类对混凝土的抗冻性能也有较大影响。

（1）粗骨料。根据结构最小断面尺寸和泵送管道内径选择合理的最大粒径，尽可能选用较大的粒径。实践证明同质量的大粒径可比小粒径的碎石或卵石减少用水量，降低水泥用量。方块混凝土的粗骨料采用的是20mm~40mm和5mm~25mm的石子二级配的组合，同时，抗冻性混凝土应严格控制粗骨料的含泥量。我们采用水洗过后的碎石。

（2）细骨料。细集料以采用级配良好的中粗砂为宜。实践证明细度模数大的中砂比采用细度模数小的中砂可减少用水量，从降低水泥用量，以便在保证混凝土强度及流动度条件下，尽量节省水泥、降低成本。同时，由于是抗冻性混凝土，砂的含泥量和泥块含量有严格的要求。

4.2.3外加剂

（1）引气剂。引气剂对提高混凝土的抗冻性具有重要作用。选用青岛科力型号为PC-2Y的引气剂。

（2）减水剂。减水剂能减少混凝土中必要的单位用水量，并能满足规定的稠度要求，提高混凝土的和易性。因此可大量减低拌合用水量，所以可降低水灰比，使硬化后的混凝土毛细孔隙结构的分散情况得到改善，孔径和孔隙率显著减少，提高了混凝土的密实性和抗冻性。选用大连大华型号为TH-2的高效减水剂，

4.3试验用配合比。水灰比的选择同时满足混凝土强度和耐久性，同时海水环境混凝土按耐久性要求的水灰比有最大允许值和最低水泥用量。根据方块混凝土（C30F300）配合比设计要求，经过对各种原材料的选择，坍落值控制在140mm~160mm，含气量控制在3.0%~6.0%，以及大量的试配工作，确定方块混凝土（C30F300）的施工配合比。

5　混凝土的试验检测结果

5.1混凝土的强度。所拌混凝土的和易性良好、无离析泌水现象，其物理技术性能检测结果，混凝土坍落度、含气量符合配合比要求，抗压强度符合设计要求。

5.2混凝土的抗冻性。在强度满足要求的同时，耐久性是决定混凝土是否满足设计要求的关键。试验检测用CDR-2型混凝土快速冻融仪和DT-10动弹仪，每经历50次冻融循环后，对试件分别进行重量和动弹模量检查，试验结果评定是以重量损失率达5%或相对动弹模量下降至75%时，认为试件已达破坏，并以相对的冻融循环次数作为该混凝土的抗冻融等级，如相对重量损失率或相对动弹模量下降均为达到上述指标，但冻融循环次数已满足设计要求，亦可停止试验。所以从试验检测结果可知，掺如引气剂后，混凝土的强度和耐久性满足设计要求C30F300。

6　混凝土施工过程应注意的事项

（1）施工时确保按配合比设计要求配制混凝土，搅拌时的进料顺序是砂石水泥，水和配置好是引气剂溶液后加入，以减少混凝土含气量的减少，也就是引气剂掺量。

（2）引气剂混凝土的搅拌时间要比普通混凝土的搅拌时间长0.5min~1.0min，以保证引气剂和水泥、减水剂拌和均匀，提高其匀质性。

（3）由于方块时大体积混凝土，所以在浇筑时采用分层浇筑，每层厚度为50cm。

（4）在方块拆模后养护时，在马腿中灌入水，在方块表面覆盖两层土工布和一层塑料布。

（5）另外，由于混凝土的含气量受集料的影响，而含气量是影响混凝土抗冻性的主要因素，所以要根据实际情况调节引气剂的掺量，以保证混凝土的含气量在3%~6%。

结语

使用此配合比，混凝土的强度评定验收和抗冻性评定验收，都满足《水运工程混凝土施工规范》规定的合格条件。证明此工程的混凝土配合比设计，施工措施经实践论证是可行的。

参考文献

[1]徐晓巍，等.不同环境下普通混凝土抗冻试验研究及机理分析[J].混凝土，20 （02）.

[2]王宝卿，等.混凝土抗冻性能实验方法的探讨[J].东北水利水电，2004（07）.

中图分类号：TU375

文献标识码：A