盐冻对混凝土力学性能影响试验研究.pdf

2 0 1 4 年 第 1 0期 (总 第 3 0 0 期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 3 0 0) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 T HE0RETI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 1 0 0 0 3 盐冻对混凝土力学性能影响试验研究 李隽 1 l 3 。高培伟 ，刘宏伟 ，李为康 ，孙 亚飞 1 I 。 ( 1 南京航空航天大学 土木工程系，江苏 南京 2 1 0 0 2 8 ；2 江苏荣能集团股份有限公司，江苏 扬州 2 2 5 0 0 1 ； 3 盐城工学院 土木工程学院 ，江苏 盐城 2 2 4 0 5 1 ) 摘要 ： 利用 C D F 试验法研究不同强度混凝土在不同浓度 的氯盐融雪剂溶液中盐冻性能 ， 分析盐冻和不同冻融循环对混凝土 形貌特征 、 相对动弹性模量以及抗压、 抗折强度的影响。 研究表明： 随着冻融循环次数的增加 ， 混凝土表面破坏加剧， 并且有加速的趋 势； 在不同浓度( 3 、 5 、 2 0 ) 融雪剂溶液中经冻融 1 5 0 次后 ， 浓度为 5 的融雪剂对混凝土盐冻破坏程度最大； 在强度等级相 同的 条件下， 掺适量的硅灰和高效引气剂能有效提高混凝土抗盐冻破坏性能； 盐冻对混凝土力学性能有重要的影响， 混凝土强度随冻融 循环次数增加而不断降低 ， 其相对动弹性模量亦快速下降。 关键词： 混凝土 ；盐冻 ；氯盐融雪剂 ；试验 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 0 8 0 4 E x pe r i m e n t a l s t u d y on t h e de i c e r _ s c a n g r e s i s t a n c e s t o m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e U 1 , 3 GAO Pe i we i ， LI U Ho n g we i ， L IWe i k a n g 3 SUN ya t ( 1 D e p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， N a n j i n g U n i v e r s i t y o f A e r o n a u t i c a n d A s t r o n o mi c s ， N a n j i n g 2 1 0 0 2 8 ， C h i n a ； 2 J i a n g s uRo n g s h e ngGr o u pCo ， Lt d ， Ya ng z ho u2 25 0 01 ， Ch i na ； 3 C i v i l E n g i n e e rin g Co l l e g e o f Ya n c h e n g I n s ti t u t e o f T e c h n o l o g y， Ya n c h e n g 2 2 4 0 5 1 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： T h e f r e e z e t h a w d u r a b i l i ty o f c o n c r e m wi t h v a r i o u s s tre n g t h i mme r s e d i n c h l o r i d e s n o w tha wi n g a g e n t s o l u t i o n wi th d i ffe r e n t d e n s i ty we r e s tud i e d u s i n g CDF me tho d T h e infl u e n c e o f s u r f a c e c h a r a c t e ri s t i c ， r e l a t i v e d y n a mi c mo d u l u s o f e l a s t i c i ty， c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d fle x ura l s tre ng t h of c o nc r e t e e x p o s e d t o c h l o rid e s a l t a t t a c k s and f r e e z i n g - t ha w c y c l e we r e an a l yz e dThe r e s e a r c h res ul t s s h o we d t h a t the c o n c r e t e s u r f a c e d a ma g e was a c c e l e r a t e d wi th the i n c r e a s e o f fre e z e tha w c y c l e s T h e 5 d e n s i ty s o l u t i o n h a s the g r e a t e s t i mp a c t d am a g e a f t e r 1 5 0 t i m e s f r e e z e - tha wd e i c i n g i n d i ff e re n t d e n s ff i e s ( 3 ， 5 ， 2 0 ) A p p r o p r i a t e a m o u n t o f s i l i c a f u me a n dh i g h p e r f o r manc e a i r - e n t r a i n i n g a g e n t C an i mp r o v e the s a l t - fre e z ing - r e s i s t a n c e a b i l i ty o f c o n c r e t e Th e d e i c e r - s c a l i n g h a s an i mp o r t ant i n f u e n c e t o the me c h a n i c a l pr o pe r t i e s of c o nc r e t e W i t h the fre e z e tha w c y c l e s i nc r e a s i n g， the s e n g t h c o n t i n ue s t o d e c r e a s e and the r e l a t i v e d yn am i c mo d u l u s o f e l a s t i c i ty a l s o d e c r e a s e s r a p i d l y K e y w o r d s ： c o n c r e t e ； d e i c e r - s c a l i n g； c h l o r i d e s n o w- t h a wing a g e nt； e x p e ri me n t 0 引言 应用价值。 在冬季寒冷地 区 ， 雨雪冰冻会影响道路交通 ， 一般采 用撒播氯盐融雪剂来消除冰雪缓解交通 问题 ， 但会引起混 凝土剥落、 钢筋锈蚀 ， 加剧混凝土路面的冻融破坏程度 1 。 国内外由于盐冻引起 的破坏案例较多 ， 由于对混凝土结构 路面撒融雪剂除冰化雪所造成 的破坏认识不足 ， 导致很多 高等级混凝土路 面和城市立交桥桥面过早破坏2 - 9 。 盐冻已成为冬季寒冷地区混凝土开裂破坏的主要原 因 。 虽然在混 凝土路面盐冻破 坏方面 已开展 了一 些研究 工作p o - 1 4 ， 但至今仍未有统一的盐冻理论和措施来有效指 导及提高路面混凝土抗盐冻性。 研究氯盐融雪剂对混凝 土材料 的性 能特性 的影 响 ， 具有重要 的理论意 义和实 际 1 试验设 计 1 1 试验原材料 水泥 ： 主要采用 P I I 5 2 5 级水泥 ； 粉煤灰 ： I 级粉煤灰 ； 硅灰 ： 比表面积为 1 9 - 2 1 m 2 g ， S i O 含量约 9 6 8 ； 矿粉 ： 石 灰岩矿粉 ； 砂 ： 采用细度模数为 3 5 的粗砂 ； 石子 ： 粗细集料 都选用玄武岩碎石 ， 硬度达 7 7 5 级 。 1 2 外加 剂 减水剂 ： 采用萘系高效减水剂； 引气剂： 采用十二烷 基硫酸钠引气剂 ； 镁质膨胀剂 ： 自制 ， 菱镁矿经破碎 、 粉 磨、 轻烧 ， 比表面积约 3 1 0 m g 。 融雪剂 ： 采用氯盐融雪 剂A和B ， A融雪剂氯化钠含量约 8 0 ， 氯化钙含量约 2 0 ； 收稿 日期：2 O 1 4 _ JD 4 _ o 7 基金项 目： 中国博士后科学基金项目( 2 0 1 4 M5 5 1 5 8 8 ) ； 江苏省博士后基金项 目 ( 1 3 O l 0 5 7 B ) ； 江苏省六大人才高峰基金( 2 O 1 2 一 J Z 0 1 0 ) ； 江苏省建设系统 科技项N( 2 0 1 3 Z D 1 2 1 8 3结论 7 6 室5 篓 妻s 2 1 C3 0 C5 0 ( a ) 抗压强度 C 3 O C 5 0 f b ) 抗折强 度 图 6 融雪剂浓度对混凝土强度的影响 ( 1 ) 混凝土外貌破坏形态随冻融循环次数的增加有逐 渐加剧的趋势。 在相同条件下 ， 强度等级越高的混凝土， 其 冻融破坏程度越小 。 强度等级相 同的条件下 ， 掺适量硅灰 和高效引气剂可有效改善混凝土抗冻融破坏的能力。 ( 2 ) 混凝土经冻融 1 5 0 次后 ， 浓度为 5 的融雪剂对盐 冻破坏程度最大 ， 浓度 2 0 的融雪剂对盐冻破坏程度最小。 ( 3 ) 盐冻对混凝土抗压强度和抗折强度都有重要的影 响， 随盐冻循环次数增加 ， 混凝土强度逐渐降低， 相对动弹 性模量亦快速减小。 参考文献 ： 1 】S T EV EN H K， B E AT R I X K， WI L L I AM C P De s i g n a n d C o n t r o l o f C o n c r e t e Mi x t u r e s C P o r t l a n d C e me n t As s o c i a t i o n ， 2 0 0 3 上接第 7页 4 周履 桥梁耐久性发展的历史与现状 J 1 桥梁建设， 2 0 0 0 ( 4 ) ： 5 8 61 5 L U P I N G T C a l i b r a t i o n o f t h e E l e c t r o c h e m i c a l Me t h o d s f o r t h e Co r r o s i o n Ra t e Me a s ur e me n t o f S t e e l i n Co n c r e t e， NORDT EST P r o j e c t N o 1 5 3 1 一 o 1 ( 2 o o 5 ) 6 I S G O R O B， R A Z A Q P U R A G M o d e l i n g s t e e l c o r r o s i o n i n c o n c r e t e s t r u c t u r e s Ma t e r S t ruc t ， 2 0 0 6 ， 3 9 ( 3 ) ： 2 5 9 2 7 0 【 7 A L D E A C M， S H A H S P ， e t a 1 E ff e c t o f c r a c k i n g o n w a t e r a n d c h l o r i d e p e r me a b i l i t y o f c o n c r e t e J o u r n a l o f Ma t e ri als i n C i v i l E n g i n e e ri n g ， 1 9 9 9 ， 1 1 ( 3 )： 1 8 1 1 8 7 8 L U X i n y i n g A p p l i c a t i o n o f t h e N e r n s t E i n s t e i n e q u a t i o n t o c o n c r e t e 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 ， 1 9 9 7 ， 2 7 ( 2 ) ： 2 9 3 3 0 2 9 L AM L， WONG Y L ， P OO N C S De g r e e o f h y d r a t i o n a n d g e s p a c e r a t i o o f h i g h - v o l u m e fl y a s h c e m e n t s y s t e ms 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 0 ， 3 0 ( 5 ) ： 7 4 7 7 5 6 【 2 】 杨全兵， 黄土元 受冻地区混凝土的盐冻破坏 J 公路， 1 9 9 8 ( 8 ) ： 2 5 -2 8 3 孙丛涛， 牛荻涛 混凝土抗盐冻性能研究【 J J 硅酸盐通报， 2 0 1 0 ， 2 9 ( 4 ) ： 7 6 2 7 6 7 4 S A H I N R， T A S D E MI R M A D e t e r m i n a t i o n o f t h e o p t i m u m c o n d i - t i o n s for de-i c i n g s alt s c ali ng r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e b y v i s u al e x a mi n a t i o n a n d s u r f a c e s c a l i n g J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma - t e r l a l s， 2 0 0 9： 1 -8 5 P A C K S ， J U N G M， S O N g H P r e d i c t i o n o f t i m e d e p e n d e n t c h l o ri d e t r ans p o r t i n c o n c r e t e s t r u c t u r e s e x p o s e d t o a ma r i n e e n v i r o n me n t 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 1 0 ， 4 0 ( 2 ) ： 3 0 2 3 1 2 6 王玲 ， 田培 ， 姚燕 西直1 - 3 1 Fq 桥混凝土破坏原因分析【J J _水泥基复 合材料科学与技术， 1 9 9 9 ： 7 9 8 2 【 7 】蒲计 生， 魏瑾 寒冷地区高速公路融雪剂 的环境危害及对策研 究f J 1 黑龙江农业科学， 2 0 1 0 ， 3 ： 4 6 4 8 8 李海军 雪后路面大量“ 撒盐 ” 的危害及防护措施【 J 】 _ 山东建筑大 学学报 ， 2 0 0 9 ， 2 4 ： 1 8 4 1 8 8 【 9 】张辉， 潘友强， 等 水泥混凝土抗盐冻性能影响因素研究 J 1 重庆 交通大学学报： 自然科学版， 2 0 1 3 ， 4 ( 3 2 ) ： 5 9 7 6 0 0 1 O 】 吴泽媚， 陈东丰， 高培伟， 等 氯盐和冻融双重作用对混凝土抗 盐冻性的影响J 硅酸盐通报 ， 2 0 1 1 ， 3 0 ( 6 ) ： 1 2 4 4 1 2 4 8 【 1 1 肖福星塥 雪剂对城市桥梁的危害及预防 J 1 北方交通 ， 2 0 1 3 ， 3 ： 8 2 -8 5 1 2 】 杨全兵 ； 昆凝土盐冻破坏机理 ( I ) 毛细 管饱水度和结冰 压【 J J 建筑材料学报， 2 0 0 7 ， 1 0 ( 5 ) ： 5 2 2 5 2 7 【 1 3 杨全兵 混凝土盐冻破坏机理 ( I I ) ： 冻融饱水度和结冰压 建筑 材料学报 ， 2 0 1 2 ， 1 5 ( 6 ) ： 5 2 2 5 2 7 1 4 周志云 ， 史晓婉 除冰盐浓度对混凝土盐冻影响的研究【 J 水资 源与水工程学报 ， 2 0 1 2 ， 2 3 ( 5 ) ： 1 0 2 1 0 5 作者简介 ： 联 系地址 联系电话 李隽( 1 9 7 6 一 ) ， 女 ， 讲师 ， 博士生 ， 主要从 事土木、 道路 工程材料方向研究。 江苏省盐城市希望大道中路 1 号 盐城工学院土木 工程学院 ( 2 2 4 0 5 1 ) 1 3 81 3 2 21 21 6 【 1 0 Z HAN G M H Mi c r o s t r u c t u r e ， c r a c k p r o p a g a t i o n， and me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c e me n t p a s t e s c o n t a i n i n g h i g h v o l u me s o f fl y ash e s 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 ， 1 9 9 5 ， 2 5 ( 6 ) ： 1 1 6 5 1 1 7 8 1 1 P O O N C S ， L A M L ， WO N G Y L A s t u d y o n h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e p r e p are d w i t h l arg e v o l u me s o f l o w c alc i u m fl y a s h J C e me n t An d C o n c r e t e R e s e ar c h ， 2 0 0 0 ， 3 0 ( 3 ) ： 447 4 5 5 1 2 严捍东 新型建筑材料教程 M 北京 ： 中国建材工业出版社， 2o 0 5 1 3 1 马 昆林 ， 等 混凝土固化氯离子影响因素的研究f J 混凝土 ， 2 0 0 4 ( 6 ) ： 2 0 2 1 ， 2 2 l l 如 如 加 O 日 骥幽