受冻条件对混凝土抗冻性的影响.pdf

第5 期 ( 总第1 3 4 期) 中国水能及电气化 N O 5( T O T A L N o 1 3 4 ) 2 0 1 6 年 5 月 C h i n a Wa t e r P o we r & E l e c t r i fi c a t i o n D OI ：1 0 1 6 6 1 7 j c n k i 1 1 5 5 4 3 T K 2 0 1 6 0 5 0 0 9 受冻条件对混凝土抗冻性的影响 李 静 ( 沈 阳兴 禹水利建设工程质量检测有限公 司， 辽 宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ) 【 摘要】 本文分别以气冻、干湿冻融、饱和冻融为条件，经过 1 2 5次冻融循环，每 2 5次冻融循环结束后对混 凝土强度、质量进行对比，研究水工混凝土在冻融循环条件下的性能，得出在不同受冻条件下，混凝土经冻融 循环后，在干湿冻融状态下的冻融破坏最为严重，其次是饱和冻融的结论。 【 关键词】 气冻；干湿冻融；饱和冻融；水工混凝土 中图分类号 ：T V 4 3 1 文献标识码 ：A 文章编号：1 6 7 3 - 8 2 4 1 ( 2 0 1 6 )0 5 - 0 0 2 6 - 0 4 I n flu e n c e o f f r e e z i n g c o n d i t i o n s o n c o n c r e t e a n t i - f r o s t r e s i s t a n c e L I J i n g ( S h e n y a n g X i n g y u W a t e r R e s o u r c e s C o n s t r u c t i o n E n g i n e e r i n g Q u a l i t y T e s t C o ， L t d ， S h e n y a n g 1 1 0 0 0 6 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n t h e p a p e r ，a i r f r e e z i n g ，d r y h u mi d i t y f r e e z e t h a wi n g ，a n d s a t u r a t e d f r e e z e t h a w i n g a r e r e g a r d e d a s c o n d i t i o n s r e s p e c t i v e l y Co n c r e t e s t r e n g t h a n d q u a l i t y a r e c o mp a r e d a f t e r e a c h 2 5 t i me s f r e e z e t h a w c y c l e aft e r f r e e z e t h a w c y c l e f o r 1 2 5 t i me s T h e p e r f o r ma n c e o f h y d r a u l i c c o n c r e t e u n d e r t h e fre e z e t h a w c y c l e c o n d i t i o n i s s t u d i e d I t i s c o n c l u d e d t h a t t h e c o n c r e t e f r e e z e - -t h a w d a ma g e i s t h e mo s t s e r i o u s a n d s a t u r a t e d f r e e z - t h a w d a ma g e i s t h e s e c o n d mo s t s e r i o u s u n d e r d r y - h umi d i t y f r e e z e t ha wi ng s t a t e a f t e r fre e z e t h a w c y c l e u nd e r di f f e r e n t fre e z i n g c o nd i t i o n s Ke y wo r d s ：a i r fr e e z i n g ；d r y h u mi d i t y f r e e z e t h a wi n g ；s a t u r a t e d fr e e z e t h a wi n g ；h y d r a u l i c c o n c r e t e 随着我国对水电资源的重视，开发兴建了许多重 要的水利水电枢纽工程 ，这些工程对国家建设、经济 增长、居民生活等起到了重大作用。在水利工程中， 水 工建筑 物 中的混凝土长期处于水浸或 干湿状态 ，混 凝 土内部 有足量的可冻水 ，在冻结温度 下 ，产生 巨大 压力，当超过混凝土抗拉强度时则产生局部裂缝。在 多次冻融循环作用下，这种破坏作用反复进行 ，裂缝 不断扩展，相互贯通，使混凝土性能不断劣化 ，最终 导致破坏。许多混凝土建筑物 因抗冻性 能差 ，在 建成 后短时 间内就 出现 了不 同程度 的冻融破坏 ，从 而影响 2 6 建筑物的使用性能及寿命，对工程的安全构成威胁， 并且造成巨大的经济损失，因此水工混凝土抗冻性能 成 为混凝 土耐久性 的重点 。本文 主要研究 了不 同受冻 环境及条件对混凝土 的破坏程度 。 1 原材料及配合 比 水泥 ：本试验使用 P 0 4 2 5普通硅酸盐水泥 。 骨料 ：粗骨料 ( 5 4 0 m m) ，卵石 。 细骨料 ：中砂 ，河砂 。 减水剂 ：聚羧酸减水 剂。 表 1 为混凝土 配合 比。 建设管理 Co n s t r uc t i o n Ma n a g e me n t 表 1 C 3 0 混凝土配合比 石( k g m ) 水泥 ( k g m ) 砂 ( k g m ) 水 ( k g m ) 外加剂 ( k g m ) 砂率 ， B 5 2 0 mm 2 0 4 0 mm 3 6 0 6 0 6 5 1 5 7 7 3 1 4 5 5 4 3 2 O 4 2 试 验方法 2 1 试验步骤 a 根据配合比制备混凝土，调节混凝土和易性 ， 使混凝土的坍落度在 5 0 7 0 m m之间。 b 制样 成 型 2 4 h后 拆 模 ，在 温 度 ( 2 02 ) 、 相对湿度 9 5 以上条件下标养 2 8 d ； c 2 8 d 龄期结束后 ，试验得出强度 ，每组取三块 进行标号 。 2 5 测试指标 每次冻融循环结束后测量混凝 土的质量损失 与强 度损失 。 3结果分析 3 1 混凝土强度损失率变化 表 2为混凝土经历不同冻融循环次数后抗压强度 损失率 ，图 1 为t 昆 凝土抗压强度损失率随冻融次数的 变化规律 。 d 进行不同受冻条件冻融循环。 表2 混 凝 土 强 度 损 失 率 单位： 2 2 受冻条件 丁 _ _ _ _ 根据水工混凝土所处水位变化区的实际情况，确 定如下受冻条件 ： a 试件在无水大气状态下。 b 试件在干一湿状态下 。 c 试 件在饱和状态下 。 2 3 冻融制度 冻融时，试件中心的最高温度和最低温度控制在 5 C和 一1 6 C，每次冻融循环 约在 4 h内完成 ，其 中融 化时间约 1 5 h ，冻结时间约 2 5 h 。冻结与融化结束 后 ，试件 中心 温度 应 控 制 在 (一1 8-4 - 2 ) 和 ( 5 2 ) 。冻融循 环共 1 2 5次 。 2 4 干湿循环制度 为营造干湿效果，制造干湿条件，本试验使用烘 箱进行 干燥 ，干燥温度 为 6 0 。2 8 d 后 ，在清水 中浸 泡混凝土使其湿润 ，时间为 1 8 h ，然后放入烘箱中干 燥 ，时间为 6 h ；一次干湿循环 为 2 4 h 。 自然冷却后 进 行冻融循环 。冻融循 环 2 5次 ，干湿循 环 6次 为一 次 大循环 ，共进 行 5 次 大循 环 。 6 0 襞5 0 鬟 o 照3 O 2 O 1 o O 一 1 O 湿冻融 冻融 循环 次数 图 1 混凝土强度损失 随循环周期变化情 况 由图 1 可见 ，干一 湿冻融与饱和冻融 相 比破坏性 更强。循环结束后 ，两种混凝土强度均有 明显下降， 干一湿冻融混凝土强度下降 5 0 3 1 ，饱和冻融混凝 土强度下降 3 7 0 1 ，空气 中受冻混凝土强度下 降 3 6 8 。干一湿冻融与饱和冻融作 用加速 了混 凝土受 冻破坏 。本试验 中混凝 土冻 融次 数 总和仅 为 1 2 5次 ， 但强度下降明显，说明干湿循环对混凝土受冻破坏的 加速作用十分 明显 。 2 7 建设管理 C o n s t r u c t i o n Ma n a g e me n t 多的细小微裂纹 。这些裂纹 的产 生 ，会使混凝 土在下 一 次循环时 ，产生更严重 的应力不均 ，加速 表面裂 纹 产生 ，使裂纹扩展 ，甚 至产 生表 面脱落 ，增 加质量损 失，抗压强度快速降低。而在气冻和饱和冻融下 ，这 种应力明显降低 ，表面和内部的应力梯度也减小，表 面裂纹少 ，脱落也少。图3为混凝土不同受冻条件下 冻融循环前后表 面状 态对 比情况 ，表面状态 的变化反 映了混凝土表面破损情况。 4 结语 本次试验通过对 混凝 土在不同受冻冻融循 环条件 下的强度损失与质量损失的测量，直观地反映出了不 同受冻条件下混凝土的破坏程度与表面侵蚀程度。试 ( 上接第2 5页) 验得出以下结论 ：干一湿冻融循环对于混凝土的破坏 程度 明显 高于混 凝 土饱 和冻融 循环 破坏 与气 冻 ， 干一湿循环 引起 了混凝 土变形 、表 面开裂 ，结构 发展 减慢 ，与冻融循环共 同作用增大了受冻损伤。因此， 对于处于不同受冻冻融循环条件下的混凝土 ，在施工 过程中应根据混凝土所处位置条件，注重增加其抗冻 性 ，并提供合理的对应方法 ，保障工程质量安全，减 少不必要 的损 失。A 参考文献 1 高原 ， 张君 ， 孙 伟 干湿循 环下混凝 土湿度 与变形 的测量 J 清华大学学报(自然科学版 ) ， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 1 4 4 1 4 9 2 黄瑜 ， 祁锟 ， 张君 早龄期 混凝土 内部湿度发 展特征 J 清 华 大学学 报(自然科学 版) ， 2 0 0 7 ( 3 ) ： 3 0 9 - 3 1 2 + 一 - 卜 ” +” + ” +” 卜 - +“ +“ +” 卜 ” +” +- +“ +” +“ +”+” + +” +” 、 、 _ 6 0 8 0 1 O O 纵向受拉钢筋锚固率 图 5 不同纵向受拉钢筋锚固率对应的箍筋 能承受的合力值 数不再变化，该数值不再由全部纵向受拉钢筋的面积 决定 ，而是 由未在受压 区锚 固的纵 向受 拉钢筋 的数 量 决定，因此在实际工程中根据内力计算值 的结果选取 合适数量的钢筋适当锚人结构面的另一侧是必要的。 4 结语 a 在 内折 角 范 围需 配置 箍 筋 ，既 要满 足规 范 和 图集的构造要求 ，又需要计算方法的佐证和支撑， 选取合适的结构体系调整内折角到较为合理的范围， 既有助于结构体系的安全和保证，也有利于配筋方案 一- + ”+“ ” - +“ 的选取和优化 ，可以起到事半功倍的作用。 b 箍筋配筋方案的选取主要 内容是确定箍筋 的 间距、直径和肢数，当钢筋直径过大或间距过密时， 往往说明箍筋的配筋量不能满足结构和受力的要求， 此时需要对结构尺寸和外荷载的布置方式进行调整。 c 在内折角范 围存在集中荷载时，调整 内折角 的箍筋对结构体系的作用是有限的，此时调整混凝土 结构本身 的跨度和截面 比仅调整钢筋 的布置方式更 为 有效和可行 。A 参考文献 1 过镇海 钢筋混凝土原理 M 北京 ： 清华 大学出版社 ， 1 9 9 9 2 郑联江 浅谈如何加强钢筋混凝土结构施工质量管理 J 水 利建设与管理 ， 2 0 0 1 ( 4 ) 3 G B 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 混凝土结构设计规范 s 北京： 中国建筑工 业 出版社 ， 2 0 1 1 4 河海大学 ， 武汉大学 ， 大连 理工大 学 水 工钢筋混 凝 土结构学 M 第4版 北京： 中国水利水电出版社， 2 0 0 9 5 吴观旭 ， 孙涛 钢筋混凝土构件 内折角的处理原则 及方法 J 建筑技术 ， 2 0 0 5 ( 2 ) 6 周俐俐， 苏有文 钢筋混凝土构件内折角的构造分析与质量控 制 J 工程质量 ， 2 0 0 3 ( 1 ) O 0 O O O O 如 如 加 姐g猷憾疆妪