水灰比对混凝土早期抗冻性影响.pdf

李建固等： 水灰 比对混凝土早期抗冻性影 响 1 7 水灰 比对 混凝 土早期 抗冻性影响 李建国 ， 聂治平 ， 江守恒 ( 1 山西省建筑 科学研究院 。 太原0 3 0 0 0 1 ； 2 黑龙江省寒地建筑科学研究院 ， 哈尔滨1 5 0 0 8 0) 【 摘要】 通过模拟严寒地区冬期施工时昼夜温差大恶劣的气候环境 ， 采用氯离子扩散系数作为表征混凝 土遭受冻害后的损失程度， 对不同水灰比的混凝土早期经历冻融循环后结构发展进行分析研究 ， 从而丰富 日渐完 善的冬期施工理论。 【 关键词】 冻融循环； 水灰比； 氯离子扩散系数； 预养龄期 【 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 3 ) 0 8 0 0 1 7 0 2 黑龙江省地处严寒地区， 而且冬季相对漫长， 有些 工程必不可少的要经历冬期施工 ， 因此深入研究负温 混凝土的冻胀理论尤为重要。混凝土的冻融破坏问题 是影 响其 耐久性 的重 要 因素 之 一。混 凝 土在 湿 环 境中， 水容易渗入抗渗性差的混凝土内部， 冻结时产生 的水压力大于周围水泥浆 体的抗拉强度而产生微裂 纹 ， 从而进一步增大了混凝土的渗透性 “ 。文 中采 用氯离子扩散系数作为表征混凝土遭受冻害后 的损 失 程度 ， 对不同水灰 比的混凝 土早 期经 历冻融 循环后 结构发展进行分析研究， 从而丰富 日渐完善的冬期施 工理论 。 1 原材料及配 合比 水泥： 冀东水泥厂生产的盾石牌4 2 5普通硅酸盐 水泥； 粗集料： 沈阳地区康家山碎石， 粒径 5 2 0 m m连 续级配； 细集料： 中砂， 连续级配， 各项指标符合标准的 规定 ； 外 加 剂 ： 沈 阳依力 达公 司生产 的萘 系高 效 减水 剂。试验胶凝材料、 砂、 石 比为 1 ： 1 5 ： 2 ， 水灰 比采用 0 4 0 、 0 5 0 、 0 6 0 ( 、 、 ) ， 对应高效减水剂掺量为 0 7 5 、 0 6 5 、 0 5 5 。 2实验方 法 试件 1 0 0 m m X 1 0 0 m m 1 0 0 m m， 标 准养护 ( w 一) 至规定龄期( 15 d ) ， 在 一2 0 C条件下冻融循环 1 4 d ( WA) ， 晚上在 一 2 0 冰箱冻 结 1 2 h ， 白天在室温 融化 1 2 h ， 另外设计和 WA等成熟度的标养对 比试件 w +， 进行对比试验和分析， 采用 N E L法真空饱盐， 测试 电 导率， 根据 N e ms t E i n s t e i n方程把电导率换算成 c l 一 扩散系数 。 3 不同水灰 比混凝土氯 离子 扩散 系数实验结果分析 3 1 不同水灰比预养 1 5 d氯离子扩算系数的分析 不 同水灰 比的混凝 土试 件 ， 即 0 4 0 、 0 5 0和 0 6 0水 灰比试件预养 1 5 d ， 分别测出氯离子扩散系数见图 1 。 由图 1 可以看出， 相同水灰 比的试件， 在预养 1 5 d时其氯离子扩散 系数都 呈下 降趋势 ， 即氯离子扩 散 系数随着预养龄期的增加其值不断减小 ； 相同预养龄 期时， 不同水灰比的试件， 其氯离子扩散系数是 0 6 0 0 5 00 4 0。 ， 耋 ：2。5 ： 茎。5 赶 - - w - , - - w 一 w 时间， d 图l 不同水灰 比混凝土试件2 0 标养1 5 d 氯离子扩散系数 相同水灰比的试件， 随着预养龄期 的增加 ， 其早 期内部结构逐渐发展 ， 内部孑 L 隙率逐渐降低 ， 其氯离子 扩散系数也随之下降， 说明预养龄期的增加有助于混 凝土内部结构的形成与发展 ， 对混凝土强度发展有利； 不同水灰比的试件 ， 水灰比愈大 ， 其氯离子扩散系数也 愈大， 说明大水灰比的混凝土由于水分多， 导致混凝土 内部孔隙率相对也大， 结构发展就相对较缓慢， 故低水 灰比的混凝土相同预养龄期强度发展较好。 3 2 2 0 冻融循环 1 4 d后氯离子扩散系数分析 预养 1 5 d 后分 别取 出相 同对 比试 件 ， 在 冰箱 中 冻融循环 1 4 d 后进行测试 ， 其氯离子扩散系数见图 2 。 三 0 宝 箍 ： 褪 +WA _ -WA +wA 膈 时间 图2 2 0 1 4 d 冻融后不同水灰 比氯离子扩散系数 由 图 2可 以 看 出 ， 相 同 水灰 比 的冻 融 循 环 1 4 d 后 ， 不 同预养龄期 的氯离子扩散系数也不 同 ， 都存 在一 个最低点 ； 相同预养龄期时， 不 同水灰比的试件， 其氯 1 8 低温建筑技术 2 0 1 3年第 8 期( 总第 1 8 2 期) 离子扩散系数数值是： O 6 0 0 5 0 0 4 0 。 对于同一水灰比的试件， 预养龄期的不同， 将导致 混凝土内部结构发展的不同， 1 4 d冻融循环对其破坏 也不同。0 6 0和 0 5 0水灰 比的混凝土都在预养 4 d 的时候出现一个最低点， 即氯离子扩散系数第 4 d 达到 一 个极值。说明在这两种水灰比的试件在预养第 4 d 的时候可能存在两种因素， 一种是结构随着预养龄期 的增加强度不断发展， 另一方面， 其早期塑性也随着预 养龄期的延长不断降低， 而早期塑性的存在可以一定 程度的抵消冻融循环对混凝土的破坏， 在这两种因素 的共同作用下 ， 这两种水灰 比的试件 ， 在预养 4 d的时 候其塑性达到了一个转折点， 即预养第 5 d的时候， 混 凝土的塑性作用很小 了。抵抗冻融破坏能力也降低 了， 此时虽然结构发展较多一些， 但总体来说冻融破坏 要相对大一些。故反映在氯离子扩散系数上数值较第 4 d的稍大一些。对于 0 4 0水灰比的混凝土， 其最低 点出现在第 3 d ， 原理同上分析， 只是由于该水灰比较 小， 结构发展较快 ， 塑性恢复能力损失也较快， 所以在 预养3 d时出现了极值 ； 不同水灰 比的试件 ， 水灰比小 的其氯离子扩散系数小， 即水灰比小， 混凝土结构发展 较好 ， 冻融循环对其破坏也较小。 3 ， 3 预养与冻融后试件对比分析 将上两幅图结合起来进行总体对比分析， 见图3 。 二 晷 蟊 艇 键 J _ i 时闯， d 图3预养与冻融后氯离子扩敢系数的对比 从上图中可以看出， 相同水灰比的试件， 预养后 的与预养后经历 1 4 d冻融循环的氯离子扩散系数进行 比较， 冻融后的值较预养时的都偏低。 这是由于同水灰比时， 1 4 d的冻融循环过程中， 虽 然冻融循环给试件造成了一定程度的破坏， 但期间有 7 d的融化过程， 混凝土内部结构也得到 了一定 的发 展， 综合起来就比相同预养龄期的试件结构发展要好。 3 4 冻融后与等成熟度标养试件对比分析 将冻融后与等成熟度标养试件进行对 比， 有助于 进一步研究冻融循环对混凝土内部结构发展的影响， 见图 4 。 由图4和相关理论知识可以得出， 不同水灰比时， 大水灰比的其氯离子扩散系数也大； 相同水灰比时， 在 试验的误差范围内， 随着预养龄期的延长 ， 其氯离子扩 散系数也随之降低。这是由于混凝土随着预养龄期的 增加其内部结构不断发展， 强度也不断提高。 时问， d 1 1 1 4冻融后与等龄期标养氯离子扩散系数对比 图4还可以看出， 相同水灰比和等成熟度的情况 下 ， 冻融后氯离子扩散系数要比一直标养的大。这一 点也和相关理论吻合， 因为冻融循环能够破坏混凝土 的内部结构， 造成混凝土早期冻害， 其结构发展要比等 成熟度一直标养的差。 4结语 ( 1 ) 0 柏 和o 5 0 水灰比的试件， 预养 l d时， 其冻 融循环 1 4 d 后结构发展较明显， 随着预养龄期的增加， 其结构相对发展逐渐减慢。这主要是由于预养 l d时， 混凝土尚处于较强的塑性阶段， 其结构发展很小， 冻融 循环 1 4 d ， 融化的7 d 其结构发展很快。随着预养龄期的 增加， 早期塑性逐渐消失， 混凝土水化不断进行 ， 结构不 断发展， 冻融循环后其差值也就逐渐降低了。 ( 2 ) 对于 0 6 0水灰比的试件预养 5 d冻融循环 1 4 d 后， 其结构非但没有发展， 反而比预养 5 d时还要 疏松， 即冻融循环使其结构遭到了破坏， 也就是冻结膨 胀破坏与融化结构发展相比， 冻胀破坏占主导作用。 ( 3 ) 总体来说 ， 冻融循环后试件和不同预养龄 期后试件比， 其结构和强度还是有所发展的， 结构发展 占主导。 参考文献 1 P o w e r s TC F r e e z i n g e ff e c t i n c o n c r e t e G A C I P u b l i c a t i o n S P 4 7， D u r a b il i t y o fC o n c r e t e1 9 7 5。 ( 1 ) ： 11 0 2 F o y C ， P i g e o n M， B a n t h i a N F r e e z e - - t h r a w d u r a b l i l t y a n d d e i c e r s a il s c a l i n g r e s i s t a n t o f a 0 2 5 w a t e r -c e me n t r a t i o c o n c r e t e J CCR， 1 9 9 8， 1 8： 3 53 9 3 C o s t a 丸 A p p l e t o n J C h l o ri d e p e n e t r a t i o n i n t o c o n c r e t e i n m a r i n e e n v i r o n me n t P a r t I I ： p r e d i c t i o n o f l o n g t e r m c h l o r i d e p e n e t r a t i o n J M a t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s ， 1 9 9 9 ， 3 2 ： 3 5 4 3 5 9 4 赵铁军 混凝土抗渗性 M 北京： 科学出版社， 2 0 0 5 收稿日期】 2 0 1 3 0 6 0 5 作者简介】 李建国( 1 9 6 4一) ， 男。 山西大同人， 高级工程师 从事建筑节能及建筑材料研究工作。 8 4 O I _ 口 t J 0 _ 杂 瞩轻 挺】 |