松花江公路大桥结构混凝土耐久性试验.pdf

桥 梁 建 设 2 O 1 1牛 第 5 文 章编 号 ： 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 O 1 1 ) 0 5 0 0 4 4 0 6 松花江公路大桥 结构 混凝土耐久性试 验 盖 青山 ， 元成 方 ， 宋战平 ( 1 中铁 十 三局 第 四工程 公 司， 黑 龙江 哈 尔滨 1 5 0 0 0 8 ； 2 西 安建 筑科 技 大学土 木 工程 学院 ， 陕 西 西安 7 1 0 0 5 5 ) 摘 要 ： 为 掌握松 花 江公路 大桥 结构 混 凝 土 的性 能退 化 规律 ， 利 用该 桥 主要 构件 实 际施 工 时 的材 料及 配合 比制作 了一批 混凝 土试件 ， 进 行耐 久性 试验 。试验 内容 包括 ： 混凝 土碳 化 试验 、 冻 融 试验 、 冻 融损 伤影 响 下的 氯 离子渗 透试 验 、 碱 骨 料反 应 试验 。试验 结果 表 明 ： 大桥 主要 构 件 混 凝 土 抗 压强度 均 达到 了设 计 强度 等级 ； 混凝 土碳 化深 度 受 混凝 土 强度 影 响 较 大且 受冻 融循 环 作 用 的 影 响较 为明显 ； 主桥 桥 墩和 引桥 桥墩 的 混凝 土试件 冻融损 伤 最 为 严 重 ； 与 水 冻破 坏相 比 ， 除冰 盐 环 境 下混凝 土的冻融破坏更加严重 ； 冻融损伤对氯 离子渗透影响显著 ； 粗 骨料存在潜在碱 一硅 酸反应危 害。 关键 词 ：公路桥 ； 混凝 土 ； 碳 化 ； 冻 融 ； 氯 离子 渗透 ； 碱 骨料反 应 ； 耐 久性 ； 试验 中图 分类 号 ：U4 4 6 1 文献 标志 码 ：A Te s t i n g o f Du r a b i l i t y o f S t r u c t u r a l Co n c r e t e o f S o ng hu a Ri v e r Hi g hwa y Br i d g e G AI Q i n g s h a n ， Y U A N C h e n g f a n g ， S O NG Z h a n p i n g ( 1 r h e i t b En g i n e e r i n g Co ，l ad ，Ch i n a Ra i l wa y S h i s a n j U Ci v i l En g i n e e r i n g Gr o u p，Ha r b i n l 5 0 0 0 8，Ch i n a ：Sc ho ol of Ci vi l En gi ne e r i n g，Xi a n Uni v e r s i t y of Ar c hi t e c t ur e a nd Fe c hno l o gy，Xi a n 71 0 05 5，Chi na) Ab s t r a c t ： I o ha v e a n un de r s t a nd i n g o f t he l aw o f p e r f o r m a nc e d e gr a d a t i on o f t h e s t r u c t u r a c on c r c I c o f So nghu a Ri ve r Hi g hwa y Br i dg e。a ba t c h o f c o nc r e t e s p e c i me ns we r e m a d e，u s i n g t he H I a l e r i a l s a nd mi x pr o po r t i o ni n g u s e d i n t he a c t ua c o ns t r u c t i o n o f c o nc r e t e of t he pr i n c i p a l c on 1 1 ) on e nt s of t he b r i d ge a nd t he d ur a bi l i t y of t he c on c r e t e wa s t e s t e d The t e s t i n g c ov e r e d a s pe c t s of h e ( ( n c r e t e c a r bo ni z a t i on，f r e e z e a n d t ha w，c hl o r i n e i o n pe r m e a bi l i t y un de r d a ma g e of t he f r e e z e a i l d t l a w a nd a l s o t h e a l k a l i a gg r e ga t e r e a c t i o n Fh e r e s ul t s o f t h e t e s t i n g s ho w t h a t t h e c ompr e s s i v e s t r e ng t h of t he c o nc r e t e o f t h e c ompo ne nt s m e e t s t he d e s i g ne d s t r e ng t h，t he i nf l u e nc e s of t he c o nc r e t e s t r e ngt h a nd t h e f r e e z e a nd t ha w c y c l i ng o n t he c on c r e t e c a r b on i z a t i o n de pt h a r e g r e a t a nd o bv i o us Th e d a ma ge c a us e d b y t he f r e e z e a n d t h a w t o t he c o nc r e t e o f pi e r s o f t h e ma i i 1 b r i d ge a n d a p pr o a c h b r i dg e s i s t he wo r s t As c o m p a r e d t o t he da ma ge c a u s e d b y wa t e r f r e e z e，t he da ma g e c a u s e d b y t he f r e e z e a n d t ha w i n t he d e i c i n g s a l t e nv i r o nme n t i s e v e n wor s t i he i nf l u e n c e o f t he d a ma ge o f t he f r e e z e a nd t ha w on t h e c hl o r i n e i on p e r me a bi l i t y i s o bv i ou s a n d t he ( O a r s c a ggr e ga t e s ha v e po t e nt i a l ha z a r d o f a l ka l i s i l i c a r e a c t i o n Ke y wo r d s：hi ghwa y br i d ge；c on c r e t e；c a r b on a t i o n；f r e e z e a nd t ha w ；c hl or i n e i o n p e r m e a bi l i t y；a l k al i a g gr e ga t e r e a c t i on；du r a bi l i t y；t e s t i ng 收 稿 日期 基 金 项 目 作 者 简 介 程 硕f ：2 ( ) l 0 】 0 2 l ：国家杰 出青 年科学 基金( 5 0 7 2 5 8 2 4 ) ； “卜丘” 国家科 技支撑计划课 题( 2 o o 6 B AJ o 3 Ao 2 ) ：盖青 I j I ( 1 9 7 ,1 一) 男， 高级 工程师， l 9 9 7年 毕业 于长沙铁道 学院桥梁工 程专业 ， f学学 士 2 0 0 4年毕业 于同济大学 木 I 程 专、Ip ( g a i q i n g s h a n I 6 3 ( ( ) V I I ) 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 松花 江公路 大桥结 构混凝 土耐久 性试 验 盖青山 ， 元成方 ， 宋战平 4 5 1 前 言 建 筑物在 长期 使用 过程 中 ， 在 内部 或外 部 、 人 为 或 自然 因素 的作用 下 ， 随着 时间 的推移 ， 将发 生材 料 老 化与结 构损 伤 ， 这是一 个 不可逆 的过 程 ， 这 种损 伤 的累积将 导致 结构 性能 劣化 、 承载 力下 降 、 耐 久性 降 低 】 。对于新建建 筑而言 ， 在竣 工之初 即对其 进 行结 构性 能退 化规 律 的研究 ， 不 仅 能够 掌 握 结 构 构 件 的性 能退化规 律 ， 揭示 潜在 的危 险 ， 同时还 能依 据 研究结果制定合理 的使用及 维护方案 ， 提高建筑物 的安 全性 能 ， 延 长其 使用 年 限_ 3 。 用 除 冰盐 ， 混凝 土构件 将 遭受氯 离 子侵蚀 ， 从 而导致 钢筋过 早发 生锈 蚀 ， 也 加 剧 了混凝 土构 件 的表 面剥 落 6 。为掌握 松 花江公 路 大桥结 构混 凝土 的性 能退 化 规律 ， 利 用该 桥主要 构 件 ( 引 桥桥墩 、 主桥桥 墩 、 引 桥 T梁 、 主桥 箱 梁 ) 实 际施 工 时 的材 料 及 配 合 比在 施工现场制作了一批混凝土试件 ， 养护到预定龄期 后 运 回实验 室进 行 耐 久 性 试 验 。试 验 内 容包 括 ： 混 凝 土碳 化试 验 、 冻 融试 验 、 冻融损 伤影 响下 的氯 离子 渗 透试 验 、 碱 骨料 反应试 验 。 松花江公路大桥位于哈尔滨市东北部距市区 5 2 混凝土试件配合比及抗压强度 k m处的松花江主河道内 ， 为新建公路 桥梁 。大桥 为使试验研究结果更加接近大桥的实际情况 ， 全长 2 3 2 4 9 2 m， 其 中 主 桥 长 5 9 5 m， 引 桥 长 本次 试验 所用 试件 均 在 大 桥 施 工 现场 制 作 ， 采 用 与 1 7 2 9 9 2 m。主桥 采用 大跨 度预 应力 混凝 土连 续箱 大桥 原材 料与 配合 比相 同的 混凝 土 ， 并且 与大 桥 构 梁结构 ， 钢筋混凝土实体墩； 引桥采用预应力混凝土 件混凝土在相 同条件下养护 。原材料 ： 水 泥采用宾 简支 T梁结构 ， 钢筋混凝土双柱式墩身。由于哈尔 州水泥厂 P 0 4 2 5水泥 ； 掺和料采用 哈三电 级 滨地区冬季漫长 、 严寒 ， 桥梁结构将长期遭受冻融侵 粉煤灰 ； 细骨料采用 中砂 ， 细度模数 为 2 6 2 ； 粗骨料 害导致混凝土构件表面剥落 、 内部劣化 、 强度下降 ， 采用粒径 5 2 0 mm 的连续级配碎石 ； 外加剂采用 加速了腐蚀性介质 的侵入。同时， 桥梁结构暴露于 J F L 一 5型高效减水剂 。大桥主要构件的混凝土配合 空 气 中 ， 将遭 受二 氧化 碳气 体 的侵蚀 ， 从而 导致 钢筋 比及 设计 强度 等级见 表 1 。 脱 钝 、 锈 蚀 ， 构件 承 载 力 下 降 。此 外 ， 若 冬 季 桥 面使 松花 江公路 大 桥 主桥 部 分 跨度 较 大 ， 对 结 构性 表 1 大桥主要构件混凝土配合 比及设计强度等级 Tab 1 M i x Pr O pO r t i O ni ng a nd De s i g n S t r e n g t h o f Co n c r e t e o f Pr i nc i pa l Co mpo n e nt s 构件 全些 设计强 水泥 k g 粉煤灰 k g 硅灰 k g 砂子 k g 石子 k g 水 k g 外加剂 k g 水胶 比 度等级 注 ： 水 位 变 动 区 主桥 桥 墩 混 凝 土 所 掺 外 加 剂 中 引 气 剂 掺 量较 高 。 能要 求较 高 ， 因此在 混凝 土配合 比设 计 时 ， 主桥部 分 桥墩及桥梁的混凝土强度等级均大于引桥部分。由 于大桥主要构件混凝土均掺加 了粉煤灰 ， 主桥箱梁 混凝 土还 掺加 了硅 灰 ， 因此 构 件 混凝 土 早 期 强 度 较 低。采用 R o p e r a t o r 型全 自动强度测试仪分别测试 了大 桥 主要构 件混凝 土 2 8 d及 1 8 0 d的立方体 抗 压 强度 ( 表 2 ) ， 试 块 尺 寸 为 1 0 0 mm l O 0 mm 1 0 0 mm。 表 2混凝土立方体抗压强度测试结果 Ta b 2 Te s t i n g Re s ul t s o f Co nc r e t e Cu bi c Co mpr e s s i v e S t r e ng t h 皇 签 垦堡里 ! 2 8 d 1 8 0 d 由 表 2可 知 ， 4类 构 件 的混 凝 土 抗 压 强度 均 达 到了设计强度等级， 说明大桥混凝土配合 比良好 ， 能 够满 足 强度要 求 。 3耐 久性试 验 3 1 混凝 土 碳化试 验 3 1 1 普通碳化试验 参照规范 对大桥引桥桥墩、 主桥桥墩 、 引桥 T 梁、 主桥箱梁的混凝土试件进行快速碳化试验 ， 试件 尺寸 为 1 0 0 mm1 0 0 mm4 0 0 mm。混 凝 土 试 件 养护 到规 定时 间后 ， 在 6 O 的烘箱 中烘 干 4 8 h ， 保 留成 型 时 的 2个侧 面 ， 其余各 表 面均用 石蜡 密封 ， 然 后放 入碳 化箱 。碳 化箱 内的环境 条件 为 ： 温 度 ( 2 0 5 )。 C、 湿 度 ( 7 O 5 ) 、 二 氧 化 碳 浓 度 ( 2 0 3 ) 。 测试 时， 用浓度 为 1 的酚酞 乙醇指示剂喷于断裂 3 4 4 5 6 C C C C C 5 4 4 3 2 O 0 O 0 0 8 8 1 6 0 9 2 9 3 7 8 8 3 5 6 5 5 5 2 1 7 7 7 7 2 7 7 5 O 1 0 O 1 1 7 O 0 7 4 3 5 5 4 4 7 7 7 6 6 2 O 0 O O 8 0 9 9 5 1 1 Cu 5 7 3 3 3 3 4 4 墩 桥 桥 主 区 墩 墩 动 梁 梁 桥 桥 变 T 箱 桥 桥 位 桥 桥 引 主 水 引 主 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 桥 梁 建 设 2 OI 1年 第 3期 l ， 从试件 表 向剑 混凝 上变 色边 界 ， 每边测 量 9个位 的碳 化深 度 ， 取 其算 术 平 均 值 作 为 试件 的碳 化 深 瞍值 。分别测 定 7 ， l 4 ， 2 8 ， 5 6 d的碳 化深 度 ， 测 试 值 精确 到 J 0 l mI 大 桥 主 要 构 件 混 凝 土 碳 化 深 度 化 规律 见图 1 。 I 8 l 0 Z【 J 30 4U b U 50 碳 化时 间 d 图 l 主 要 构 件 混凝 碳 化 深 度 变 化 规 律 Fi g 1 Va r i at i o n La w o f Co nc r e t e Ca r b o na t i on De pt h o f Pr i nc i pa l Co m po n e nt s 】 图 1町知 ， 混 凝 土 碳 化深 度 受 混 凝 土 强度 影 响 较 大 ， 引 桥桥墩 、 主桥桥 墩 、 引桥 T梁 及 主 桥箱 梁 混凝 t十 H 同龄期的碳化深度依次减小。桥墩混凝土 的碳 化深度 随碳 化 时间 的增 长 ， 呈 明显 的上 升趋 势 ， I n j 桥梁 部 分 由于采 用 了 高强 混 凝 土 ， 碳 化深 度值 极 小 ， 变 化规律 明 显 。龄 期 为 5 6 d时 ， 引桥 T 梁 混凝 士碳 化深 度仅 为 1 0 3 mm， 主桥 箱 梁 混 凝 土碳 化深 瞍仪 为 0 6 I 2 1 I 1 。 3 1 2冻融后 的碳 化试 验 穴桥 水 位 变 动 区 主桥 桥 墩 与 江水 接 触频 繁 ， 混 凝 t饱 水 程 度 较 高 ， 易 受 冻 融 循 环 作 用 的 影 响 ， 此 外 。 该 部位 的混 凝 土还 与空 气接 触 ， 将 发 生混凝 土碳 化 。 此 ， 针 对大 桥 水位 变 动 区 主桥 桥 墩混 凝 土进 r冻融 后 的碳化 试验 研究 。冻 融试 验参 照规 范 进 。 混 凝 土 试 件 的 冻 融 循 环 次 数 分 别 为 0 ， 5 0 ， l ( i 5 0次 。将 冻 融循 环至 预定 次 数 的试 件 放 入 碳 化箱 进行 快 速碳化 试验 ， 水 位变 动 区 主桥 桥 墩 混 凝 冻融后 碳 化深度 测 试结 果 见图 2 。 I l 1 图 2町知 ， 混 凝 土碳 化 受 冻 融 循环 作 用 的影 响较 为 明 显 ， 随着 冻融 次数 的增 加 ， 混 凝 土碳 化深 度 小断 增 大 。 当冻 融循 环 次 数 大 于 1 0 0次 后 ， 混 凝 土 碳 化 深度 的增 长幅度 明显加 大 。 3 2混凝 上冻 融 试验 3 2 1 水冻 试验 参 照规 范 对 大桥 引桥 桥墩 、 主 桥桥 墩 、 引 桥 T 营 毯 碳化 时间 d 图 2 水 位 变 动 区 主桥 桥 墩 混 凝 土 冻 融 后 碳 化 深 度 Fi g 2 Ca r b o na t i o n De p t h o f Co nc r e t e o f M a i n Br i dg e Pi e r s i n Va r yi ng W a t e r Le v e l s a f t e r Fr e e z e a nd Tha w 梁及 主桥 箱梁 的? 昆凝 土 试 件 进 行 _ r 快 速 冻 融 试 验 。 冻融过程 中， 试验 箱 内液体 温度 控制在 2 f ) 2 ( ) ， 混 凝 土试件 中心温度 控制 在 ( 一 1 7 士2 ) ( 8 一 2 ) C。当某 一组 混 凝 土 试 件 的重 量 损 失 率 达 5 ， 或 相对 动弹 性模 量下 降到 6 0 以下 ， 或冻 融 循 环 次数 大 于 3 0 0次 ， 即可 停 止 该组 试 验 。分 别 测 试 冻融 循 环次 数为 5 ， 1 0 ， 1 5 ， 2 O ， 5 0 ， 7 5 ， l ( ) ( J ， l 2 5 。 1 O次 时混 凝土试 件 的质量 、 动弹性 模量 及抗 压 强度 ， 试验 结 果 见 图 3。 试验 过程 中 ， 随冻 融次 数 的增 加 ， 主桥 桥墩 和 f j l 桥桥 墩 的混凝 土试 件 表 面水 泥 砂 浆 剥 落 较 为 严重 ， 导致 试件 质量 逐渐 降低 ； 主桥 和 引桥 桥 梁 的 混 凝 试件表面水泥砂浆剥落甚微 ， 但 出现较多的裂缝使 试件 吸取 了较 多 的水 分 ， 从 而导 致 试件 质 量 呈 现缓 慢增加的趋势 图 3 ( a ) 。由图 3 ( b ) _口 见， 除水位变 动 区主桥 桥墩 部分 的试 件 外 ， 其 他 试 件 均 有 一 动 弹 性模 量 急剧 下降段 ， 表 明 在 此 阶段 试 件 内部 冻 融 损 伤 发展极 为迅 速 ， 呈现 “ 脆性 ” 特 征 ； 水 位 变动 区 主桥 桥 墩混凝 土试 件 的动 弹性模 量 一直保 持 平稳 F降的 趋势 ， 其原因在于水位变动区主桥桥墩混凝土引气 量较 高 ， 小 气泡 的 引入 增 加 了混 凝 土抵 抗 冻 融 损 伤 的能力 ， 使混 凝 土 的破 坏 呈 现 “ 延 性 ” 的特 征 。 由 3 ( c ) 可见 ， 试 件混 凝 土抗 压 强 度 表 现 出 定 的波 动 性 ， 这是 由于试件 表 面水 泥砂浆 剥 落 ， 造 成 l r 受 力咖 的不均 匀变 化 ， 但 抗 压 强 度 的 总 体 变化 呈 明显 下 降 趋 势 。从 试 验过程 中 观察 ， 大部 分 试 件 的破 坏 米 自 于试 件 的断 裂 。 3 2 2盐冻试 验 大桥 建 成 通 车后 ， 在冬 季 桥 面 町能 会 使 用 除 冰 盐 ， 大桥 构 件将 受 到 除冰 盐 引 起 的 氯 离 子侵 蚀 和 冻 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 松花江公路大桥结构混凝土耐久性试验 盖青 山， 元成方 ， 宋战平 4 7 删 蝗 撼 叮 曼 2 教 需 赠 冻融循 环次数 ( a ) 质量 冻融循环次数 ( b )动弹性模量 冻融循 环次数 ( c )抗压强度 一引桥桥墩 一主桥桥墩 +主桥箱梁 -一 水位变动区主桥桥墩 一引桥T 梁 图 3水冻试验结果 F i g 3 T e s t i n g Re s u l t s o f Co n c r e t e S p e c i me ns i n W a t e r Fr e e z e 融 循环 的双重 作用 ， 因 此 对大 桥 主 要 构 件混 凝 土 的 抗盐 冻性 能进 行试 验 研 究 。参 照规 范l_ 7 ， 对 大 桥 引 桥桥 墩 、 主桥 桥 墩 、 引 桥 T梁 及 主 桥箱 梁 的混 凝 土 试件 进行 了快 速盐 冻试 验 。通 过查 阅相 关文 献资 料 得知 ， 在冻融环境下 ， 3 5 的 Na C 1 溶液对混凝 土 的损 伤 最 为 严 重 8 。因 此 ， 试 验 时 采 用 3 5 9 6 的 Na C 1 溶 液进行 盐冻 试验 。冻 融过程 中 ， 试 验箱 内液 体温度控制在 一2 0 2 0， 混凝土试件 中心温度控 制在 ( 一1 3 2 ) ( 1 0 2 ) 。当某 一 组 混 凝 土 试 件的重量损失率达 5 ， 或相对动弹性模量下降到 6 0 以下 ， 即停止 该组 试验 。盐 冻试验 试件 质量 、 动 弹性模 量 以及 抗 压强度 试验 结果 见 图 4 。 bo 皿 lf 蠼 蛀 日 莹 竹 2 珂 啷 教 c 。 曼 魁 骥 冻融循环次数 ( a )质量 0 2 O 4 0 6 O 8 O 1 0 0 1 2 O 1 4 0 1 6 0 1 8 0 冻融循环次数 ( b ) 动弹性模量 冻融循环次数 ( C )抗压强度 一引桥桥墩 - -4 t -主桥桥墩 一主桥箱梁 一水位变动区主桥桥墩 一引桥T 梁 注：由于试件数量有限，只测试 了水位变动区主桥 桥墩混凝土试件的抗压强度 。 图 4盐冻试 验结果 Fi g 4 Te s t i ng Re s u l t s o f Con c r e t e Sp e c i me n s i n Sa l t W at e r Fr e e z e 由图 4可知 ， 与混 凝土水 冻破 坏相 比 ， 除冰盐 环 境 下混凝 土 的冻融 破坏 更加严 重 。混凝 土试 件 的质 量及动弹性模 量随冻融循 环次数 的增加而 急剧下 降 ， 其 中 ， 引 桥及 主桥桥 墩两 类试 件 的下 降趋 势更 为 明显 。其原 因 主要包 括 ： 由于 含盐 混凝 土 的初 始 饱水度明显提高 ， 使得可冻水的含量增加 ， 冻胀力增 大； 由于盐的浓度差 ， 使受冻时混凝土空 隙中产 垒 嘿 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 桥 梁 建 设 2 O1 1 第 j 乍 厂更 大 的渗透 压 ； 由 r盐产 生 的过冷 水 处 于不 稳 定状 态 ， 使 其 在毛 细孔 中结 冰 时的结 冰 速度 更快 ， 更大 的静 水 ； 含 盐混凝 土在 水 分蒸 发 失 水 f ： 燥 时 ， 孔 中盐 过饱 和 结 晶 ， 产 生 一个额 外 的结 晶 k j 3 3 3 考虑 冻融 损伤 的氯 离子 渗透 试 验 对 大桥弓 l 桥 T梁 、 主桥 箱 梁 混 凝 土进 行 了不 同 冻融损 伤 下 的 氯 离 子 侵 蚀 规 律 研 究 。试 验 参 照 规 范 进 行 ， 采 用 尺寸 为 1 0 0 mm1 0 0 1T I n l 4 0 0 mm 的试件 。试验 时 ， 将 引桥 T梁 混 凝 土试 件 在 快 速 冻 融 试验 箱 1 分 别冻 融 0 。 1 5 ， 3 ( ) ， 4 5次 ， 将 主桥 箱梁 混 凝土 试件 在快 速冻 融试 验 箱 中 分 别 冻 融 0 ， 2 5 ， 5 O ， 7 次 ， 每 种 冻 融 循 环 次 数 下 的 混 凝 土 试 件 均 为 3 个。将 冻 融 循 环 至 预 定 次 数 的混 凝 土 试 件 自然 晾 ： ，用 蜡 密 封 ， 只 留 1个侧 面 作 为 渗 透 面 ， 然 后 放 入浓 度 为 5 的 Na C I 溶液 中浸 泡 1周 后取 出 ， 置 于 自然 环境 中晾 1周 ， 如 此 为 1个循 环 ， 共 计 1 4 d ，4 循 环后 取 出试 件 。将 取 出 的试 件 置 于 6 O烘 箱 烘 f 4 8 h ， 然 后 固定 在 混 凝 土 取 粉 机 上 ， 沿 试 件 渗 透 面逐 层取 粉 ， 前 8 mm 每 毫 米 为 l层 ， 而 后 每 2 I r ! r n为 l 层 。按 照规 范【 。 中的标 准方 法 将 粉末 配 成 溶液 ， 静置 2 4 h后过滤， 提取滤液通过化学滴定测 试每一层粉末 的自由氯离子含量。冻融损伤下引桥 T梁 、 主 桥箱 梁混 凝 土 试 件 的 自由氯 离 子浓 度 试 验 结 果 见图 5 。 由图 5可知 ， 混 凝 土 不 同深 度处 的氯 离 子浓 度 差别较大 ， 氯离子浓 度随深度 的增加而 急剧减小 。 冻融损伤对氯离子渗透影响显著 ， 随着损伤 的增大 ， 混 凝土 内部 的氯 离 子浓 度逐 渐升 高 ， 混凝 土 内 、 外 氯 离子浓 度差 减 小 。 3 4碱 骨 料 反应试 验 从 大 桥现 场提 取 了石 子 ( 1 0 k g) 和 砂 子 ( 3 k g) 样 品 ， 参照 规 范 ” 进 行 碱 骨 料 反 应 试 验 ， 以判 断 大 桥 结构 混 凝土 发生 碱骨 料破 坏 的可 能性 。首 先将 试 样破碎后进行筛分 、 清洗 、 烘干 ， 制作成砂浆试件 ， 标 准养 护 2 4 h后 拆模 立 即测试 试件 的初 始长 度 ， 而后 将试 件浸 没 于养护 盒 内 的水 中 ， 并保 持水 温 在 ( 8 0 1 ) C的 范 围 内 ， 养 护 2 4 h后 取 出试 件 立 即 测 试 其 基准 长 度 ， 测 试 完 毕 后 将 试 件 浸 没 于 养 护 盒 内 1 too l I 的 Na ( ) H溶液中， 并保持水温在( 8 0 1 )c 的范 围 内 ， 测长 龄期 自测 定基 准 长度 之 日起 计 算 ， 在 测 基准 长度 后第 3 ， 7 ， 1 0 ， 1 4 d各 测 量 1次 长 度 ， 最 终根 据 1 4 d的膨 胀 率 来 判 断 是 否 存 在 碱 骨 料 反 应 的危 害 性 。粗 、 细骨料 级 配见 表 3 。 i O l 2 l 4 l 6 l 8 2 O 2 2 2 4 2 6 渗透深度 m m 引桥T 梁混凝上试件 渗透深 度 m m ( b )主桥箱粱混凝 |t试件 图 5 冻 融 损 伤 下 试 件 的 自 由 氯离 子浓 度试 验 结 果 Fi g 5 Te s t i ng Re s ul t s o f Fr e e Chl o r i ne I o n Co nc e nt r a t i o n o f Co nc r e t e Sp e c i me n un de r Da ma g e o f Fr e e z e a nd Tha w 表 3 粗 、 细 骨 料 级 配 Ta b 3 Gr a d i ng o f Fi n e a n d Coa r s e Ag g r e g at e s 试件 膨 胀 率按 式 = = = x l 0 0汁算 ， 粘 o 确 至 0 0 0 1 。式 中 ， 为试 件 在 人 龄期 的膨 胀 率 ( ) ； L 为试 件 在 天龄 期 的长 度 ( I T I 1T I ) ； L 为试 件 的基 准 长度 ( mm) ； 为膨 胀 端 头 长度 ( mm) 膨 胀率 以 3个 试 件 膨 胀 值 的 算 术 平 均 值 作 为 试 验 结 果 。一 组试 件 中任何 一 个 试件 的膨 胀 率 与平均 值相 差不 大于 0 0 1 ， 则 认 为 结 果 有 效 ， 而 对 膨 胀 率 平 均值大于 0 0 5 9 6 时， 每个试件的测定值与平均值之 差 小 于平 均值 的 2 0 ， 也认 为结 果 有效 。碱 骨料 反 应 试验 结果 见表 4 。 由表 4可知 ， 细 骨料 的膨胀 率 变化 甚微 ， 龄期 为 1 4 d时的膨 胀 率 仅 为 0 0 0 6 6 ， 尤 潜 在 碱 硅 酸 反应 危 害 。对 于粗 骨料 ， 膨 胀率 变化 较 为 显著 ， 尤 其 在 7 d之后 ， 膨胀率呈直线上升的趋势 ， 龄期为 1 4 e i 0 O O 0 O 0 O 0 0 0 丑g_軎峰 薅 辱峰 耀 丑g删 _+ 鬻唧 峰 龌蟥 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 松花 江公路大桥结构混凝土耐久性试验 盖青 山， 元成方 ， 宋 战平 4 9 表 4碱 骨料 反 应 试 验 结果 Ta b 4 Te s t i n g Re s u l t s o f Al k a l i - Ag g r e g a t e Re a c t i o n 时的膨 胀 率 为 0 2 1 5 6 ， 略大 于 0 2 的 限 值 ， 因 此 可 以判定 粗骨料 存 在潜在 碱 一硅酸 反应危 害 。 4 结 论 ( 1 )松 花江 公路 大桥 主要构 件 混凝 土 抗 压强 度 均达到了设计强度 等级 ， 说 明大桥混凝土配合 比良 好 ， 能够 满 足强度 要求 。 ( 2 )混 凝 土碳 化 试 验 结 果 表 明 ， 混 凝 土 碳 化 深 度 受混凝 土 强度 影 响 较大 ， 引桥 桥 墩 、 主桥 桥 墩 、 引 桥 T 梁及 主桥 箱 梁 混 凝 土 相 同龄 期 的碳 化 深 度 依 次减小 。桥墩 混凝 土 的碳化 深度 随碳化 时 间的增 长 呈 明显 的上 升趋势 ， 而桥 梁 部 分 由于采 用 了高 强 混 凝土 ， 碳化深度值极小 ， 且变化规律不明显 。混凝土 冻 融后碳 化试 验结 果表 明 ， 混 凝 土 碳 化受 冻 融 循 环 作 用 的影 响较为 明显 ， 随着 冻融 次数 的增加 ， 混 凝土 碳 化深度 不 断增大 。 ( 3 )混凝土水冻试验表明， 随冻融次数的增加 ， 主桥桥墩和引桥桥墩 的混凝土试件损伤最为严重， 引桥 T梁 和主 桥箱梁 的混 凝 土试 件 次 之 ， 水 位 变动 区主桥桥墩混凝土试件损伤较轻 。与混凝土水冻破 坏 相 比 ， 除 冰盐环 境下 混凝 土 的冻融 破坏更 加严 重 ， 混凝土试件的质量及动弹性模量随冻融循环次数的 增 加而 急剧 下降 。 ( 4 )氯离子渗透试验表明 ， 混凝土不 同深度处 的氯离子浓度差别较大， 氯离子浓度随深度 的增加 而急剧减小 。冻融损伤对氯离子渗透影响显著 ， 随 着 损伤 的增 大 ， 混 凝土 内部 的氯 离子 浓度逐 渐 升高 ， 混 凝土 内 、 外 氯离 子浓 度差 减小 。 ( 5 )碱 骨料 反 应 试 验 表 明 ， 细骨 料 的膨 胀 率 变 化甚 微 ， 无潜 在碱 一硅 酸 反 应危 害 。粗骨 料 龄 期 为 1 4 d时 的膨 胀 率 为 O 2 1 5 6 9 5 ， 略 大 于 0 2 的 限 值 ， 存在 潜 在碱 一硅酸 反应 危害 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m