水泥品种对混凝土抗冻性能的影响.pdf

低温建筑技术 2 0 1 4 年第 l 0 期( 总第 1 9 6期) 水 泥品种对混凝土抗冻性 能的影 响 杨利雄 ， ( 1 威海市建筑 - I - 程质量检测站 山东威海2 6 4 2 0 1 沈涛 2 哈尔滨 r q l, 大学 ( 威海) 。 山东威海2 6 4 2 0 9) 【 摘 要】 分析了4 种水泥对混凝土抗冻融性能的影响， 利用 4 种水泥共配制了8 个不同的混凝土配合比。 所有配比混凝土中均加入了高效减水剂， 且在其中的4个配合比中加入了缓凝剂。抗冻融试验在 3 的氯化钠溶 液中进行 ， 检测了质量损失和动态弹性模量损失， 每 7个冻融循环测试一次。试验结果表明， 抗盐冻性能最强的是 以矿渣水泥配制的混凝土， 而抗冻性最差的是硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥配制的混凝土， 通过试验发现水泥缓 凝剂对抗冻性有明显的负面影响。 【 关键词】 水泥品种； 混凝土； 抗冻性； 缓凝剂 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 2 2 0 2 0 引言 暴露于冻融环境 中的混凝土的劣化是混凝土结 构破坏的最主要的原因， 而劣化主要发生在硬化的胶 凝材料里。因此， 混凝土的抗冻性能主要取决于水 泥石的抗冻性 。混凝土在冻融条件下有两种破坏 机制， 即表面损伤和内部损伤。表现为动态弹性模量 减小和混凝 土 的质 量损 失 。有 研究 表 明混凝 土 试 件在氯盐溶液中冻融时的破坏程度要比在水中严重 得多， 并且在氯盐溶液中试样的重量损失约为在水中 的两倍 。另有研究表明， 水泥品种对混凝土抗冻性 能有直接影响， 大都认为矿渣水泥混凝土的抗冻性能 要强于其它品种水泥的抗冻性能 。文中就水泥的 品种的对混凝土的抗冻性能的影响开展研究 ， 并对不 同冻融介质中混凝土的劣化规律进行对比， 考查不同 品种水泥在不同介质中冻融的规律。 1 原材料配 比及试验方法 1 1 试验原料配比 本实验共选用 4种水泥， 分别是硅酸盐水泥( P 4 2 5 ) 、 以 矿 渣 作 为 混 合 材 的 普 通 硅 酸 盐 水 泥 ( P 0 4 2 5 1 ) 、 以石灰石作为混合材的普通硅酸盐水 泥( P 0 4 2 5 2 ) 、 矿渣硅酸盐水泥( P S 4 2 5 ) ， 其基 本物理性能指标见 l 表所示。 表 1 不 同水泥物理性能技术指标 混凝土 中的粗骨料是碎砾石 ， 细骨料是普通河砂 ， 细度模数为 2 7 6 。粗骨料和细骨料的颗粒密度、 吸水 率和堆积密度的指标如表下2所示。 表 2 骨料物理指标 由上表 可见 ， 粗骨料虽和细骨料颗粒密度相 同， 但 粗骨料的堆积密度偏大、 吸水率比细骨料小很多。 本试验中使用 了由合成聚羧酸高效减水剂和缓 凝剂复合而成的混凝土外加剂。本试验对 8种不同水 泥混合物分别进行了检测， 所有的配合 比中掺加了占 胶结料质量 0 6 的高效减水剂 ， 并在其中的四个配 合 比中加入 了胶 结料 质量 0 3 和 的缓凝 剂 ， 为 了保 证试验的可比性 ， 使上述 8种配比的混凝土试件的原 材料组成见表 3 。 表 3 混凝土配合比 k g t n 1 2试验方法 将混凝土试件做成 1 0 0 ra m x 1 0 0 ra m1 0 0 ra m的 杨利雄等： 水泥品种对混凝土抗冻性能的影响 立方体试件。试件搅拌成型后首先将试件上面覆盖一 层塑料膜 ， 防止水分损失。待 2 4 h后拆模再将试件置 于标准养护箱中进行养护至 2 8 d 。 冻融试验依据 G B T 5 0 0 8 2关于混凝土快冻法试 验方法进行。与混凝土直接接触的介质是 3 的氯化 钠溶液。每7个冻融循环进行一次质量损失测试和动 态弹性模量测试， 到动态弹性模量损失超过 4 0 或质 量损失超过 5 是终止试验。 2试 验结果 四种水泥根据是否加入缓凝剂分为两个组， 其中 加入缓凝剂后混凝土试件编号为由 1 4 ， 而未加入缓 凝剂的试件标记为 5 8 。图 1 所示为测试中每 7个 冻融周期后的质量损失变化。 堡 j i 鞲 i 窝 ； 被 标 冻融循环 1 a 2 - u 3 -0- 4 一 = - 5 一 O - 6 一7 一 P 8 图1冻融试验质量损失 冻融循环 _o1口 一2 3 厶 - - 4 - 一6一 - 3 一 4 一 一 1 圉2 动态弹性模量损失 图 1 说明加入了缓凝剂的混凝土试件质量损失都 较大 ， 其中质量损失最大的是 1 号和 3号试件， 分别是 硅酸盐水泥和以石灰石粉为混合材料的普通水泥， 而 且添加 了胶 结料质量 0 3 的缓凝剂 ； 在 2 8个 冻融循 环之后 ， 试件 2的总质量损失是 5 8 ； 试件 4的总质 量损失是 5 0 ； 试件 I 和 3中质量损 失相对 较小 ， 但 均大于未加缓凝剂的试件。在未加缓凝剂的四组试验 中， 第 8组质量损失较最小， 其次是第 6组。对应水泥 分别为矿渣水泥和以矿渣为混合材的普通硅酸盐水 泥。这组试验结果表明矿渣组分的存在显著增加了混 凝土的抗冻能力 ； 质量损失结果的数据表明缓凝剂对 于混凝土的抗冻力产生负效应。 每7次冻融循环测试一次试件的动态弹性模量 ， 8 组 试验的弹性模量损失情况如图 2 所 示。 试验结果表明缓凝剂对于动态弹性模量有显著 影响。l 4次冻融循环后 的超动态弹性模量大幅度下 降， 这可以解释为缓凝剂的使用降低了混凝土的抗冻 能力。 就不同品种水泥的抗冻能力而言， 无论加与不加 缓凝剂， 矿渣水泥均表现 出较强的抗冻能力。以矿渣 作为混合材料的普通硅酸盐水泥的抗冻能力强于石 灰石粉作为混合材的硅酸盐水泥的抗冻能力。硅酸盐 水泥的抗冻融能力最差。 3结语 在不掺加缓凝剂时， 矿渣水泥混凝土有较强的抗 盐冻能力。以矿渣作为混合材料的普通硅酸盐水泥， 其抗盐冻能力强于其它混合材的硅酸盐水泥。而硅酸 盐水泥 的抗冻能力最弱 。加人缓凝剂对混凝土 的抗盐 冻能力均有明显大的负面影响。 参考文献 1 K u m a r R ， B h a tt a e h a r j e e B P o r o s i t y ， p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n a n di n s i t u s t r e n g t h o f c o n c r e t e J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 3，3 3 1 5 5 1 6 4 2 张德思 ， 成秀珍 粉煤灰混凝土抗冻融耐久性的研究 J 西 北工业大学学报， 2 0 O 0 ， 1 8 ( 2 ) ： 1 7 5 1 7 8 3 O z b a y E， K a r a h a n 0 ， L a c h e m i M ， H o s s a i n K M A， A ti s c D Du a l e ff e c t i v e n e s s o f f r e e z i n gt h a wi n g and s u l p h a t e a t t a c k o n h g h v o l u m e s l a g i n c o r p o r a t e d E C C M C o m p o s i t e s ： P a r t B 4 5 2 01 3： 1 3 8 4 一 l 3 9 O 4 B a l t r e n a s ， ， K a z l a u s k i e n e ， A S u s t a i n a b l e ec o l c al d e v e l o p m e n t r e d u c i n g n e g a t i v e e ff e c t s of r o a d m a i n t e n anc e s a l t s J ， B a l t i c J o u r n a l o n S u s t a i n a b i l i t y 2 0 0 9，1 5： 1 7 8 1 8 8 5 陶晓坤， 朱桐林 ， 王树国， 等 抗冻融混凝土的试验研究及应 用 J 煤炭技术， 2 0 1 2 ， 3 1 ( 8 ) ： 1 2 1 1 2 3 收稿日期】 2 0 1 4 0 5 2 0 作者简介 杨利雄( 1 9 6 8 一) ， 男 ， 湖北仙桃人， 高级工程师， 从事建筑工程技术管理工作。 冰 、 蒋嘲