气泡特征对混凝土抗盐冻性能的影响.pdf

第 2 8卷 第 3期 2 0 1 1年 9月 建筑科 学与 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e 工程 学报 a n d Ci v i l En g i n e e r i n g Vol I 2 8 NO 3 Se p t 2 01 1 文章编号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 O 1 1 ) 0 3 0 0 8 3 0 5 气泡特征对混凝土抗盐冻性能的影响 张云清 ， 余红发 ， 王 甲春。 ( 1 南京农业 大学 工学 院， 江苏 南 京 2 1 0 0 3 1 ； 2 南京航空航天大学土木工程系 ， 江苏 南京 2 1 0 0 1 6 3 厦门理工学院土木工程与建筑系 ， 福建厦 门 3 6 1 0 2 4 ) 摘要 ： 采用快冻法研究 了普通混凝土( OP c ) 、 引气混凝土( AP C) 和 高性 能混凝土( HP C) 在质量分 数 为 3 5 的 Na C 1 溶 液 中的抗 盐 冻性 能 ， 并借助 低真 空扫描 电子显微 镜 ( S E M ) 观 测 了水 泥浆体 中 气泡特征， 研 究了混凝土气孔结构对混凝土抗盐冻性能的影响规律 。结果表 明： 在水胶 比 0 5 0的 ( ) P C浆体 中， 引入 直径 小 于 3 0 m、 间距 小 于 6 0 m， 且 均 匀 、 独 立分 布 的 密 闭气 泡 可 以显 著提 高 ( ) P C的抗 盐 冻性 能 ； 对 于强度 等级 C 4 0的 HP C， 气 泡结 构 是 影 响混 凝 土抗 盐 冻性 能 的 主要 因素 ， 掺加 引气剂、 获得优异的气泡结构是提 高其抗盐冻性能的有效途径； 对于掺硅粉的 HP C， 当水胶 比 小于 0 3 1时， 气泡结构特征不再是影响其抗盐冻性的主要 因素 ， 即使不添加引气剂， 这种混凝土也 具 有较 高的抗 盐冻性 能。 关 键 词 ： 高性 能混凝 土 ； 引 气混凝 土 ； 抗 盐 冻 中图分 类号 ： TU5 2 8 文献标 志码 ： A 生能 ； 气泡特征 ； 冻融循 环 ； 相对 动 弹性模 量 Ef f e c t o f Ai r - b u bb l e Cha r a c t e r i s t i c s o n S a l t Fr o s t Re s i s t a nc e o f Co nc r e t e ZHANG Yu n q i n g 。YU Ho n g f a W ANG J i a c h u n 。 ( 1 S c h o o l o f En g i n e e r i n g，Na n j i n g Ag r i c u l t u r a l Un i v e r s i t y，Na n j i n g 2 1 0 0 3 1， J i a n g s u。Ch i n a 2 De p a r t me n t o f Ci v i l En g i n e e r i n g，Na n j i n g Un i v e r s i t y o f Ae r o n a u t i c s a n d As t r o n a u t i c s 。 Na n j i n g 2 1 0 0 1 6， J i a n g s u，Ch i n a ；3 De p a r t me n t o f Ar c h i t e c t u r a l En g i n e e r i n g ，Xi a me n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y ，Xi a me n 3 6 1 0 2 4，Fu j J a n。Ch i n a ) Ab s t r a c t ： The s a l t f r o s t r e s i s t a n c e a nd a i r v o i d pa r a me t e r s wi t h o r di n a r v Po r t l a nd c o nc r e t e ( ( ) P C) ，a re n t r a i n e d P o r t l a n d c o n c r e t e( AP C)a n d h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e( HP C)s u h j e c t e d t o t h e a c t i o n o f 3 5 V 0( i n ma s s f r a c t i o n )s o d i u m c h l o r i d e( Na C1 )s o l u t i o n we r e s t u d i e d b v t h e a c c e l e r a t e d f r e e z i n g t ha wi n g m e t ho d The a i r bub bl e c ha r a c t e r i s t i c wa s e xa m i n e d t hr o u gh s c a nni ng e l e c t r o n mi c r o s c o py ( SEM ) The r e s ul t s s h ow t ha t t h e di a m e t e r i s l e s s t ha n 3 0 um ，t he s p a c i n g f a c t or i s l e s s t ha n 6 O m ， an d i n de p e n de nt di s t r i bu t i o n o f t he s e a l e d a i r - bu bb l e c a n s i gni f i c a nt l y i mpr ov e t he s a l t f r o s t r e s i s t a n c e o f t he( ) PC wi t h wa t e r b i n de r r a t i o of 0 5 0：f or C4 0 o f t h e HPC，t h e a i r b u b b l e s t r u c t u r e i s a ma j o r f a c t o r f o r s a l t f r o s t r e s i s t a n c e ； a d d i n g a i r e n t r a i ni ng a g e nt t o o bt a i n e xc e l l e n t a i r bu bb l e s t r uc t ur e i s t he e f f e c t i ve me a n s f o r i mpr o v i ng s a h f r o s t r e s i s t a nc e o f c on c r e t e Ad di ng s i l i c a f ume，wa t e r b i nd e r r a t i o i s l e s s t h a n 0 3 1 f o r HPC a i r b u b b l e s t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c i s n o t a ma j o r f a c t o r f o r s a l t f r o s t r e s i s t a n c e ，t h i s c o n c r e t e h a s h i ghe r s a l t f r os t r e s i s t a nc e，e v e n wi t ho ut a d di n g a i r e nt r a i n i n g a ge nt s Ke y wor d s：hi gh pe r f o r ma n c e c on c r e t e；a i r e nt r a i n e d Po r t l a nd c o nc r e t e；s a l t f r os t r e s i s t a nc e：a i r 一 收稿 日期 ： 基 金 项 目 ： 作者简介 ： 2 O 1 l 0 6 1 7 国家重点基础研究发展计划( “ 九七三” 计划) 项 E t ( 2 0 0 9 CB 6 2 3 2 0 3 ) ； 江苏省 自然科学基金前期预研项 目( B K2 0 0 5 2 1 6 ) 中国博士后科学基金项 目( 2 0 0 6 0 4 0 0 2 8 4 ) ； 南京航 空航 天大学博 士生创新基金项 目( B C X J 0 7 0 4 ) 张云清( 1 9 7 7 一 ) ， 女 ， 吉林九 台人 ， 南京航空航天大学工学博士研究生 ， E ma i l ： z h a n g y u n q i n g n u a a e d u c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 4 建 筑科 学与 工程 学报 2 O 1 1 阜 0 引 言 掺加引气剂及活性矿物掺合料是 目前各国混凝 土 工程普 遍 采用 的改善 和保 证混 凝土 抗冻 性 的有效 技术手段 。然而 ， 随着科研的不断深入 ， 人们发现引 气剂提高 昆 凝土抗冻性机理的本质取决于硬化t 昆 凝 土 中的气 泡 特征 ， 如气 泡尺 寸、 数 量 及分 布 状态 等 。如何在具有不同水胶 比、 外加剂及活性矿物 掺料 的混凝土中有效地引入气泡， 使得硬化混凝土 具有合理的气泡结构 ， 是混凝土抗冻性得以真正改 善的关键 。在以往的研究 中， 人们较多讨论混凝 土抗 冻性 与含 气量 的关 系 ， 关 注 的是 引气 剂 品质 和 掺量， 较少涉及如何在不同混凝土 中建立起所需 的 气泡体系。这种气泡结构与 昆凝土抗冻性 的关系 ， 能 否适用 于盐 冻 环境 ， 即气 泡 结 构 对 混 凝 土抗 盐 冻 性 能 的影 响行 为 ， 是 否 与对 抗 冻 性 存 在 相 同 的影 响 规 律 ， 文 献报 道极 少 。本文 中笔 者 利 用 扫 描 电 子显 微镜研究硬化混凝 土的气泡结构 ， 通过图像分 析软 件观测气泡结构的特征参数 ， 总结了在盐冻环境下 ， 各矿物掺合料 、 不同配合 比的混凝土对气泡体 系形 成 与稳定 性 的影 响以及 气泡 特 征体 系对混 凝土 的抗 盐冻 性能 的影 响 ， 对 于 混凝 土 工 程 界 对 引气 剂 应 用 技术 的深 刻认识 具 有 明显 的指导作 用 。 1 试验概况 1 1原材 料 江苏 南京 江南 小 野 田水 泥 厂 生 产 的 P 5 2 5 硅酸 盐水 泥 ， 其 基本 物理 力 学 性 能 和 化学 成 分 分 别 见表 1和 表 2 ， 其 熟 料 组 成 为 ： 训( C 。 S ) 一 5 5 5 ， ( C 2 S ) 一 1 9 9 ， ( C 3 A)= = = 6 6 ， ( C4 AF)一 1 O 2 。江 苏 江南 粉 磨 公 司 的 $ 9 5级 磨 细矿 渣 ( S G) ， 化 学成 分见表 2 。镇江产 风选 I级粉 煤灰 ( F A) ， 细度 6 8 ， 含 水 率 0 0 4 0A ， 烧 失 量 ( 质 量 分 数 ) 2 0 4 ， 需水 量 比 ( 质量 比) 9 3 ， 化学 成 分 见 表 2 。埃肯国际贸易( 上海) 有 限公司提供的埃肯牌微 硅粉 ( S F) ， 化 学 成分见 表 2 。南京 产 黄砂 ， 表 观 密度 2 5 0 0 k gr n ， 堆 积 密 度 1 6 1 5 k gm ， 含 泥 量 ( 质量 分数 ) 1 0 ， 细度 模 数 2 7 2 ， 属 于 区 级 配 ， 中砂 。南 京 六 合 产 玄 武 岩 碎 石 ， 最 大 粒 径 1 0 mm， 表观密度 2 8 2 0 k g m- 。 ， 堆积密度 1 4 3 5 k g m， 含 泥量 0 3 ， 针 片 状 颗 粒 含 量 ( 质 量 分 数 ) 1 1 4 ， 压 碎 指 标 6 ， 基 本 属 于 5 1 0 mm连 续 级 配 。 江 表 1 P I I 5 2 5硅酸盐水泥的物理力学性能 Ta b 1 Phy s i c al a nd M e c h a ni c a l Pr o p e r t i e s o f P I I 5 2 5 Po r t l a nd Ce me nt 细度 8 0“ m 比表面积 凝结时 间 rai n 标准稠度 3 d抗折强度 8 d抗折 强度 3 d抗压强度 2 8 d抗压强度 筛余 ( m k g 一 ) 初凝 终凝 用水量 MP a MP a MP a MP a 0 3 3 41 1 03 1 5 9 2 6 0 0 6 4 9 2 3 5 4 6 5 2 表 2 主要胶凝材料 的化 学成分 Ta b 2 Ch e mi c a l Co mpo s i t i o n s o f M a i n Ce me nt i t i o u s M a t e r i a l s 胶凝 材料 w( S i O 2 ) ( AI 2 O3 ) ( C a O) W( Mg O) w( S O 3 ) ( F e 2 O3 ) ( Na 2 O) w( K2 O) ( I L ) 叫r 水 泥 2 0 6 0 5 O 3 6 5 0 6 0 5 5 2 2 4 4 3 8 1 3 0 O 8 4 磨细矿渣 3 3 4 8 1 2 2 l 3 6 3 5 1 0 5 9 0 6 6 1 4 0 O 3 4 2 1 7 1 2 7 1 5 3 粉煤灰 5 2 3 7 3 2 1 3 2 1 6 0 4 7 0 3 3 4 1 3 0 2 5 0 6 1 1 3 O 6 2 5 硅粉 9 3 1 O 0 6 1 0 5 2 0 2 2 5 5 5 注 ： w 为剩 余 成 分 质 量 分 数 ； ( I L) 为 烧 矢 量 的 质 量 分 数 ； w() 为各 化 学 成 分 质 量 分 数 。 苏省建筑科学研究院有限公司生产的 J M B型萘系 中 ， C 3 0是非 引气 的普 通混凝 土 ( OP c) ， A3 o是在 高效 减 水 剂 ， 黄 褐 色 粉 末， 减 水 率 在 2 0 9 5 以上 ， C 3 o 基础上的普通 引气混凝 土( AP C) ， 其余是掺加 Na S O 质 量 分 数 小 于 2 ， 氯 离 子 质 量 分 数 小 于 磨细矿渣 、 粉煤灰或硅粉 的引气高性能混凝土( H P C ) 。 0 0 1 。江苏省建筑科学研究院有限公司生产的液 1 3 试验方法 体 J M一 2 0 0 0 c 高效 引气剂 ， 推荐 质量掺 量为 0 5 1 3 1 抗冻性试验 1 o _ 。 1 0 1 0 。水为南京市 自来水。 按照 普通混凝 土长期性能和耐久性能试验方 1 2 配合 比 本文 中试 验设 计 了强度 等级 分 别 为 C 3 0 、 C 4 0 、 C 7 0的常用 配合 比混 凝土 ， 具 体配合 比见表 3 ， 其 法 标准 ( GB T 5 0 0 8 2 - 2 0 0 9 ) 中的“ 快 冻法 ” 进 行 抗 冻性能试验 。冻融设备采用 C D R - 2型混凝土快速冻 融试验机 ， 冻融介质为质量分数 3 5 V oo 的 Na C 1 溶液 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 张 云清 ， 等 ： 气泡特 征 对混凝 土抗 盐 冻性 能的 影响 8 5 表 3 混 凝 土 的 配合 比 与 基本 性 能 Ta b 3 M i xi ng Ra t i o s a nd Ba s i c Pr o pe r t i e s o f Co nc r e t e 各材料用量 ( k gm ) 减水剂质量 引气剂质量 坍落度 2 8 d抗压 9 0 d抗压 试件编号 水胶 比 水泥 磨细矿渣 粉煤灰 硅粉 砂 石 水 分数 掺量 1 O 强度 MP a 强度 MP a C3 O 3 4 O 7 3 4 1 2 O 7 1 69 0 5 O l O 4 2 3 5 4 4 A3 0 3 4 O 7 3 4 1 2 0 7 1 69 0 8 0 5 0 2 0 3 2 4 4 1 6 A4 O S G5 0 2 4 0 2 4 O 6 81 1 1 1 7 1 59 0 5 O 8 0 3 3 1 8 5 4 4 8 5 7 6 A4 0 S G3 0 3 36 1 4 4 6 9 3 1 1 4 8 1 7 8 0 5 O 5 0 3 7 2 O 5 4 2 4 5 4 5 1 4 0 FA4 0 2 88 1 9 2 6 7 7 1 1 1 7 1 7 8 0 5 0 5 O 3 7 1 9 O 4 6 8 6 O 2 A7 0 SF1 0 4 77 5 3 6 8 3 1 1 3 3 1 6 3 2 0 0 5 0 3 1 1 7 0 7 7 3 9 9 4 注 ： 试件编号 中， c代表非 引气 ， A代表引气 ， 前面 的 2位数字代表强度等级 ， 后面的 2位数字代表矿物掺合 料的掺量 比( 质量分数 ) 。 试件质 量变化 采用精 度 0 1 g的 电子 天平 测定 ， 表4 混凝土试件气泡特征观测数据统计分析结果 NM一 4 B型非金属超声波检测分析仪测定混凝土试件 的动弹性模量变化 ， 具体量测计算方法参见文献 6 。 1 3 2 气泡特征 的 S EM 测 试 试 验 采 用 E l 本 电 子 光 学 公 司 ( J E OL) 生 产 的 J S M一 5 6 1 0 I V低 真 空扫 描 电子显 微镜 ( S E M) 观测 水 泥浆体中气泡特征 ， S E M 分辨率为 3 5 n m， 仪器加 速 电压为 2 0 k V。取混凝土试件新鲜断面 ， 观察 断 面尽 量平 整 ， 置于 J E E 一 4 2 0真 空喷涂 机 中 ， 喷镀 1 层 约 1 0“ m的金膜导电层， 加装样品， 待 S E M 的真空 度达到要求后 ， 对样品表面形貌和表面结构进行 观 察 和 分析 ， 随 机 配 套 软 件 S MI L E VI E w 量 测 标 注 气泡结构特征值 ， 如图 1所示。表 4为 昆凝土试 件 气 泡 特征 观测 数据 统计 分析 结果 。 图 1 气 泡 结 构 特 征 值 量 测 示 意 Fi g 1 I n s t r u m e nt a t i o n S c he m a t i c of Ai r - b ub bl e Cha r a c t e r i s t i c Va l u e s 2 结果分 析 2 1 C 3 0的 A P C抗 盐冻 性 能 水胶 比的大小决定混凝土毛细孔中可冻结水的 多少， 硬化水泥浆体 中毛细孔水的含 量和温度又决 定 了结 冰量 。由此 可 知 ， 水 胶 比和 含 气量 及 气 泡 特 征是 控 制 混 凝 土 抗 盐 冻 性 能 最 关 键 的 技 术 指 标 。 Ta b 4 St a t i s t i c al Ana l y s i s Re s u l t s f o r Ob s e r v a t i o n Da t a o f Ai r - bu b bl e Ch a r a c t e r i s t i c s i n Co n c r e t e 试件编号 含气量 气泡平均直径 m 气泡平均 间距 “ m C3 0 2 1 1 7 5 9 21 A3 0 7 8 33 57 A4 O S G5 0 5 1 28 3 73 A4 0 S G3 0 4 8 58 2 21 A4 0 FA4 0 4 7 79 4 3 4 A7 OS F1 0 3 6 39 41 5 注 ： 含 气 量 为 体 积 分 数 。 C 3 O和 A3 O混 凝 土的水 胶 比均为 o 5 0 ， 混凝 土 毛 细 孔 中 富含可 冻 水 ； 在 冻 融 循 环 条 件 下 ， 温 度 变 化 迅 速 ， 热胀冷缩作用或泵的抽压作用 以及结冰压的作 用 ， 使7 昆凝土 的吸水速 率 高于 常温条 件 的吸水 速率 。 图 2为 A3 0混 凝 土 的 S E M 形 貌 ， 图 3为 普 通混 凝 土 相对 动弹 性模 量 和 质 量 损 失 。盐 冻 条 件 下 ， 混 凝 土 中 的毛N ：K 、 气 孔 等 孑 L 隙 在 冻融 循 环 过 程 中继 续 吸水 ， 试件质量增加 ， 同时促使胶凝材料继续水化 ， 相 对动 弹性 模量 增 加 ； 冻 融循 环 2 0次 时 ， C 3 0混 凝 土 吸水 特征 显著 ， 相对 动 弹性 模 量 增 加 1 0 9 3 ， 质 量 增加 0 2 3 ； 持 续 冻 融 循 环 作 用 ， 由 于 冻融 破 坏 作用 ， 混凝土的相对动弹性模量呈线性急速下降 ， 质 量损失呈线性急速增长 ， 混凝土表层剥落严重； 冻融 循 环 1 5 0次 时 ， 试 件 酥 碎 、 断 裂 。而 A3 O引 气 混 凝 土 表现 出优 越 的抗 冻 性 能 ， 在 经 历 3 0 0次 冻 融 循 环 后 ， 相 对动 弹模 量 变化 不 明显 ， 质 量 无 损 失 ， 试 件 表 面完好 。由图 2可 以看 出 ， 混凝土浆 体 中的微小 气泡 不仅分布均匀而且密闭独立。由图 4可以看出， 气泡 直径多分布在 1 0 3 0 ff m， 气泡间距在 2 0 6 0肛 m。 混 凝 土 中的空 气泡 主 要 起 卸 压作 用 ， 减 少冻 融 循 环 过程 中所 产生 的静 水 压 和 渗 透 压对 混 凝 土 的破 坏 。 有研 究表 明 ： 毛细 孔壁 所 受 的压 力 与 空 气 泡 间距 有 关 ， 水压力 随 空气 泡 间距 的平方 成正 比增 加 ， 即减小 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 6 建筑科 学与工程 学报 2 0 1 1年 图 2 A 3 0混 凝 土 的 S EM 形 貌 Fi g 2 S EM Pho t o g r a ph s o f A3 0 Co n c r e t e 9 0 蜒 !i 6 0 督 薹3 0 0 皤 砥 蜓 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 冻 融循 环 次 数 ( a 1 相 对动 弹 性模 量 冻 融 循 环 次 数 f b ) 质 量损 失 图 3 普通混凝土相对 动弹 性模 量和质量损失 Fi g 3 Re l a t i v e Dy na m i c El a s t i c M o du l i a nd M a s s Lo s s e s o f OPC 空气 泡 间距 ， 可 以显 著改 善 静 水 压 和 渗透 压 对 混 凝 土的破坏作用 ； 同时， 引气可以提高混凝土的抗渗性 能 ， 即减少 自由可 冻 水 进 入 到 混凝 土 的 内部 。 由图 2和图 4还可 以看出， A3 0混凝土浆体 中存在大量 的微 小 、 均匀分 布 的气 泡 ， 使 水 分 迁移 更 加 困难 ， 气 泡本身也很难被水充满 ， 故 A3 O引气混凝土表现 出 优异 的抗 盐冻性 能 。 2 2 C 4 0的 HP C抗 盐 冻性 能 有研究表明： 如果以部分矿渣代替水泥 ， 不掺加 引气剂 ， 抗冻性能得不到改善 ； 以部分粉煤灰代替水 泥， 抗冻性能降低。由于普通强度混凝土 的胶凝材 料 中掺 人矿 渣或 粉 煤 灰 等活 性 矿 物 ， 改 善 了混 凝 土 的界面 结构 和细 化 了浆体 中孑 L 径分 布 ； 同时 ， 水泥浆 体 中 的 C S H 凝 胶 增 加 ， 混 凝 土 致 密 性 显 著 提 高 ， 3 5 30 2 5 罨 2 0 1 5 1 O 5 O 网 霞 图 l 1 0 1 0 - 2 0 - 3 0 4 0 - 5 0 - 6 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 气 泡 直径 m f a 1 气 泡 直径 分 布 网 网 2 0 2 0 6 0 1 O 0 1 4 0 1 8 O 2 2 0 6 0 1 0 0 1 4 0 1 8 O 2 2 0 2 6 0 气 泡 间距 ,a m ( b )气泡间距分布 图 4 A3 0混 凝 土试 件 气 泡 特 征 分 布 Fi g 4 Di s t r i b u t i o n s o f Ai r - bu bb l e Ch ar a c t e r i s t i c s o f A3 0 Con c r e t e 混凝 土 中的可 冻水 难 以迁 移 ， 渗 透 压得 不 到有 效 释 放 ， 与 此 同时静 水压 力增 加 ， 导致混 凝 土在 2种 压力 作 用下 冻 酥 、 破 坏 ， 因此 ， 对 于 普 通 强度 高 性 能 混 凝 土， 仍需要添加引气剂来提高抗盐冻性能。 掺 加 引气剂 的强度 等级 C 4 0的 HP C的相 对 动 弹性 模 量 和 质 量 损 失 如 图 5所 示 。A4 0 S G5 0和 A4 0 S G3 0 混 凝 土 水胶 比分 别 为 0 3 3和 0 3 7 ， 如 前 所 述 ， 水胶 比的大小 影响 可冻水 的含量 ， 静水 压 和渗 透 压对 混凝 土 的破 坏 作 用取 决 于气 泡 间 距 的大 小 ， 尽 管 A4 o S G 3 o的 气 泡 平 均 间 距 2 2 1 F m 远 小 于 A4 0 S G5 0的气 泡 平 均 间 距 3 7 3 x m， 但 是 A4 O S G 5 O 混凝 土表现 的抗盐 冻 性优 于 A4 0 S G 3 0混 凝 土 ， 由此 可知 ， 可冻水 的含量 是影响混凝 土抗 盐冻性 能 的最主 要 因素 。 水 胶 比 同为 0 3 7的 A4 0 S G3 O和 A4 0 F A4 0混 凝 土 的气泡 平均 间距 分别 为 2 2 1 、 4 3 4 m， A4 0 S G3 0 混 凝土 的 抗 盐 冻 性 能 优 于 A4 0 F A4 0混 凝 土 ， 水 压 力 随气 泡平 均 间距 的平 方 而 成 正 比的 增 长 ， 可 以得 知 ， 在水 胶 比相 同 的条 件 下 ， 气 泡 特 征 是 影 响 HP C 抗盐冻性能的主要 因素。由此 ， 在强度等级为 C 4 0 的 HP C引气 后 ， 一 方 面 空 气 泡 能 使 混 凝 土 中可 冻 水结 冰 时所产 生 的膨 胀 压 得 以缓 解 ， 一 方 面 减 小气 泡 间距 、 缩短 可冻 水 的迁 移 距 离 ， 可 以 有 效 起 到 卸 如 加 0 斛 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 张云 清 ， 等 ： 气 泡特征 对 混凝 土抗 盐 冻性能 的影 响 8 7 超 j5 戳 需 曩 血4 蜓 冻 融 循 环 次 数 f b 1 质 量损 失 图 5 高性能混凝土相对动弹性模 量和质量损失 Fi g 5 Re l a t i v e Dy na m i c El a s t i c M o d ul i a n d M a s s Lo s s e s o f HPC 压、 减压的作用， 即降低静水压和渗透压对混凝土的 破坏 作用 。 综 合 上述 分 析 ， 混 凝 土 中可 冻 水 的 含量 是 影 响 其抗 盐冻 性能 的最 主要 因素 ； 水 胶 比相 同的条 件下 ， 气泡间距是影响混凝土抗盐冻性能的主要因素。因 此 ， 对 于 强度 等级 为 C 4 0的 HP C， 掺 加 引气 剂 、 获得 优异 的气 泡结 构 是提 高抗 盐冻性 能 的有 效途 径 。 2 3 C 7 0的 HP C抗盐 冻性 能 由图 5可 以看 出 ， 在经 历 3 0 0次 冻融 循环 后 ， 对 比其 他 配 合 比 的 HP C， A7 0 S F 1 0混 凝 土 表 现 出 优 异 的抗盐 冻性 能 ， 其相对 动 弹性 模量 变化 不大 ， 试 件 外观完好 ， 表面无剥落 。由表 4可以看出， 掺加硅粉 A7 0 S F 1 0混 凝 土 的气 泡 平 均 间 距 为 4 1 5 F m， 超 过 了通 常认 可 的抗冻 混凝 土要 求 的气 泡平 均 问距小 于 2 5 0雎 iT I 的限值 ， 因此 ， 对 于掺加 硅粉 的 HP C， 当水 胶 比小于 0 3 1时 ， 其 内部 可 冻 水 大 大 减 少 ， 密 实 度 提 高 ， 孔 隙 率降低 ， 即使 没 有 获 得 优 异 的 气 泡 结 构 ， 混 凝土 本身 也具 有较 好 的抗 盐冻 和抗 盐冻 剥落 性能 。 3 结语 ( 1 ) 水胶 比0 5 0的混凝土浆体 中富含可冻水 ， 在混凝 土浆体 中引入分 布 均匀 而且 密 闭独立 的空 气 泡 ， 可以有效地减少冻融循环过程中所产生 的静水 压和 渗 透 压 对 混 凝 土 的 破 坏 。 当 气 泡 直 径 小 于 3 0 1 T I 、 气泡间距小于 6 0 m时 ， 可以显著提高 O P C 的抗 盐冻 性能 。 ( 2 ) 对于强度等级 C 4 0的 HP C， 气泡结 构是影 响其抗盐冻性能的主要 因素 ， 因此 ， 掺加引气剂、 获 得优 异 的气泡 结构 是提 高 C 4 0强度 HP C抗 盐冻 性 能 的有效 途径 。 ( 3 ) 对 于强 度等 级 C 7 0 ， 掺加 硅 粉 的 HP C， 低 水 胶 比使其内部可冻水大大减少 ， 矿物掺合料使其密 实度提高 、 孑 L 隙率降低 ， 即水胶 比小于 0 3 1 ， 气泡结 构特征不是影响混凝土抗盐冻性 的主要因素 ， 即使 不掺加引气剂 ， 也具有较高的抗盐冻性能。 参考 文献 ： Re f e r e n c e s ： 1 AI T C I N P C Th e Du r a b i l i t y C h a r a c t e r i s t i c s o f Hi g h P e r f o r ma n c e C o n c r e t e ： a R e v i e w J C e me n t& C o n c r e t e Co mp o s i t e s ， 2 0 0 3 ， 2 5 ( 4 5 ) ： 4 0 9 4 2 0 2 C HA TT E R J I S As p e c t s o f F r e e z i n g P r o c e s s i n P o r o u s M a t e r i a l wa t e r Sy s t e m- Pa r t 2Fr e e z i n g a nd Pr op e r t i e s o f F r o z e n P o r o u s Ma t e r i a l s J C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h， 1 9 99， 2 9( 5)： 7 81 7 84 3 毛继泽 ， 齐辉 ， 鲇 田耕一 轻骨料 含水 率对混凝 土吸 水性及抗冻性 的影 响 J 建筑材 料学报 ， 2 0 0 9 ， 1 2 ( 4 ) ： 47 3 477 MA( )J i z e ， QI Hu i ， AYUTA K Ef f e c t s o f W a t e r Co n t e nt i n I i gh t we i ght Ag gr e g at e on W a t e r ab s or b i n g P r o p e r t y a n d F r e e z e t h a w R e s i s t a n c e o f C o n c r e t e J J o u r n a l o f Bu i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 9， 1 2 ( 4 )： 4 7 3 4 7 7 4 2 朱蓓 蓉 ， 杨全 兵 ， 吴学礼 ， 等 S J 一 2新 型引气 剂及其 引 气混凝土性能 E J 混凝 土 ， 2 0 0 1 ( 4 ) ： 2 卜2 4 ZHU B e i r o n g ， YANG Qu a n - b i n g ， WU Xu e l i ， e t a 1 Pr o pe r t i e s of Conc r e t e wi t h a Ne w Typ e o f Ai r 。 e n t r a i n i n g Ag e n t ( Tr a n d e ma r k S J 一 2 ) J C o n c r e t e ， 2 0 0 1 ( 4 ) ： 21 2 4 5 李兴翠 ， 邓德华 ， 何 富强 混 凝土 中含气量 影响 因素 的 研究I- J 低温建筑技术 ， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 1 7 - 1 9 LI Xi n g c u i ，DENG De hu a，H E Fu qi a n gSt udy o n Fa c t or s I nf l ue nc i n g Ai r Cont e nt of Ai r 。 e n t r a i ne d Con c r e t e J L o w Te mp e r a t u r e Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y ， 2 008( 1 )： 1 7 - l 9 6 AB AB N EH A N Th e C o u p l e d E f f e c t o f Mo i s t u r e D i f f u s i on， Chl o r i de Pe ne t r a t i o n a nd Fr e e z i ng t h a wi ng o n C o n c r e t e D u r a b i l i t y D D e n v e r ： Un i v e r s i t y o f C o l o r a do 2 O O2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m