中低强度混凝土抗冻性的研究 混凝土抗冻临界强度

来源:文库题库 发布时间:2019-03-12 05:40:53 点击:

  引言      混凝土在世界各地被广泛应用于多种建筑结构中,近年来的一些事故及高额的维修费,使人们意识到提高混凝土的耐久性亟待解决。我国大量使用的是C20-C40的中低强度混凝土,因此,中低强度混凝土的耐久性研究,对提高我国整个建筑业质量有重大意义,对预防混凝土结构因受环境作用没有达到预期的使用年限而造成巨大的经济损失有重大作用。近年来我省冬天的气温普遍偏低,混凝土的抗冻性的研究成为一个重要的课题。我国财力有限,能源短缺,资源并不丰富,因此摆在我们面前的一个很重要的课题是如何用科学合理的设计、优质的施工质量来提高混凝土结构抗冻性,延长结构使用寿命。
  
  1 试验方法
  
  混凝土抗冻性的影响因素主要有水灰比、矿物掺和量、胶材用量和含气量。因此,依据《水工混凝土试验规程》(DL/TS150-2001)进行了配合比不同的混凝土试件的抗冻性试验,各试件的配合比如表1所示。
  采用快速冻融试验机测定混凝土的抗冻性能,一次冻融循环历时为3-4小时,当试件中心温度为-17℃±2℃和8℃±2℃时为降温和升温的控制温度。试件的中心和表面的温度差值小于28℃。冻融循环经过50次后,用动弹性模量测定仪对试件检测一次,称重和测定自振频率。当试件的质量损失率达5%、相对动弹性模量降至原始值60%或已经达到冻融预定的循环次数时试验停止。
  
  2 结果分析
  
  用试件28d的耐久性系数表示对混凝土抗冻性进行评价,结果如图2至图5所示。
  
  (1)水灰比
  由图2可知,当水灰比由0.35增大到0.55时,混凝土的耐久性系数在不断的减小。这是因为试件内部的可冻水含量随水灰比的增大而增多、毛细孔隙率和水的渗透性增大,从而混凝土达到或超过饱水度的时间大为缩短,即缩短了混凝土冻融破坏的时间,就表现出其抗冻性随水灰比的增加而变差的情况。
  
  (2)胶材用量
  由图3可知,当水泥用量由360kg/m3增加到440kg/m3时,混凝土的耐久性系数减小。这是因为水灰比不变而水泥用量增加时,单位质量混凝土的用水量也增加,就使得单位质量混凝土的骨料减少。骨料是对混凝土中毛细孔有阻隔作用的,比较少的骨料会增大毛细孔的连通性,使混凝土水渗透性增加,即混凝土达到饱水度的时间减小,表现出混凝土的抗冻性变差。
  
  (3)矿物掺和量
  由图4可知,当粉煤灰的掺量由0增加到30%时,混凝土耐久性系数减小。这是因为当龄期达到28天时,加入的粉煤灰会使得混凝土的毛细孔隙率增加,混凝土的抗水渗透性降低,从而冻融破坏提早出现。
  
  (4)含气量
  由图5可知,混凝土中的含气量由5.1%增加到9.0%时,耐久性系数先增大后减小。即含气量有一个适宜值,太小或太大都会降低混凝土的抗冻性。这是因为含气量的大小反映了在混凝土浆体中所加入气泡的多少,这些气泡均匀的分布在混凝土中而且是细小的,它能将水泥石在冻融循环过程中所受的压力缓解掉,因此混凝土的抗冻性被大大提高了。
  
  3 结论与展望
  
  (1)混凝土的抗冻性随着水灰比、水泥用量和粉煤灰掺量的增加而降低。在水灰比改变不大的情况下,若使水泥用量和用水量降低、砂率增加,对提高混凝土的耐久性是有利的。
  (2)从试验数据可知,影响混凝土抗冻性的最重要因素是含气量。过大或过小的含气量都会使得混凝土的抗冻性降低,当含气量介于5.0%~9.0%之间时,试验混凝土的抗冻性能良好的。
  (3)混凝土结构的抗冻性是一个涉及多种因素的复杂问题,在这一方面已经做了很多的试验研究,但其与工程实际中还有一定的差距,未来的研究方向应以工程实例为依据,进行归纳总结,从而指导实际。

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