冻融循环过程中混凝土内部微观结构的演变.pdf

2 0 1 2年 第 1期 (总 第 2 6 7 期 ) N u mb e r 1 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 7 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 2 0 1 0 0 5 冻融循环过程中混凝土内部微观结构的演变 。 汪在芹，李家正，周世华。石妍 ( 长江水利委员会长江科学院 水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要： 试验研究了冻融破坏过程中混凝土强度、 内部结构的演变规律。 试验结果表明： 与抗压强度相比， 抗折强度、 劈拉强度的劣化趋势 更明显； 冻融破坏使水泥水化产物的结构从堆积状密实体逐步变成疏松状态， 气泡壁逐步出现了开裂。 从孔径分布情况来看， 孔径 2 5 7 5 h n 1 之间的孔 隙所 占的比例呈增大趋势。 关键词： 混凝土；冻融循环；强度； 微观结构 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 2 ) 0 1 0 0 1 3 0 2 De v el opme n t of mi c r os c opi c s t r uc t ur e of c onc r e t e ex pos e d t o f r e ez e- t ha w c yc l e s W ANG Za i q 抽 ， LIJ i a - z he n g， ZHOU S h i - h u a， S HIYa h ( Ce n t e r o nWa t e r E n g i n e e r in gS a f e t ya n dD i s a s t e r P r e v e n t i o no f t h e Mi n i s t r yo f Wa t e r R e s o u r c e s ， C h a n g j i a n gR i v e r S c i e n t i fi c R e s e a r c hI n s t i tu t e ， Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： S t r e n g t h a n d i n t e rnal s t r u c t u r e o f c o n c r e t e s u b j e c t e d t o fr e e z e t h a w c y c l e s w e r e e x p e ri me n t a l l y s tud i e d Re s u l t s s h o w t h a t f l e x ural s tre n g t h a n d s pl i t t ing t e n s i l e S tre n g t h o f c o nc r e t c p r e s e n t e d mo r e e v i d e n t d a ma g e t h a n c o mp r e s s i v e s t r e n g t hAf t e r f r e e z e - tha w c y c l e s ， d e n s i ty o f h y d r a t i o n p r o d u c t s o f c e me n t wa s d e c r e a s e d 1 e a d i n g t o the c r a c k i n g o f b u b b l e w a l l an d the i n c r e a s e o f 2 5 - 7 5 n m p o r o s i ty K e y wo r d s ： c o n c r e t e ； f r e e z e - t h a w c y c l e s ； s t r e n gth ； mi c r o s c o p i c s t r u c tur e 0 引言 混凝土结构的冻融破坏是促使混凝土结构老化的主要因 素， 也是我国水电工程中混凝土结构常见的病害之一。 工程调查 表明 1 ， 我国有 2 2 的大坝和 2 1 的中小型水工建筑物存在冻 融破坏问题。 引起混凝土结构冻融剥蚀的主要原因是混凝土微 孔隙中的水在正负温差大幅度变化和交替频繁的作用下， 形成 结冰膨胀的压力和渗透压力的联合作用翻。 在这种综合压力的 作用下， 混凝土结构产生了由表至里的剥蚀破坏 ， 从而降低了 混凝土结构的强度， 影响建筑物的安全。 气泡参数是影响混凝土抗冻性 的重要因素之一 。 本试验 采用混凝土试件 ， 在水饱和条件下 ， 研究 了混凝土冻融过程 中宏观特性和微观结构的演变规律 ， 为水工混凝土结构的老 化机理分析、 寿命评估和健康诊断以及预警提供科学的基础 数据 。 1 原材料 和混凝 土配合 比 ( 1 ) 试验用原材料。 水泥 ： 4 2 5 级中热硅酸盐水泥； 粉煤灰 ： 平圩电厂 I 级灰； 骨料： 花岗岩人工砂、 人工碎石 ； 外加剂： J G3 高效减水剂， DH 9引气剂。 ( 2 ) 混凝土配合比。 本研究用混凝土配合比的技术要求为 R q 0 2 5 Wl O F 2 5 0 ( -级配) ， 混凝土配合比见表 1 。 表 1 混凝土配合比 2 试验结果及分析 2 1 冻融破坏作用对混凝土宏观性能的影响 冻融破坏对混凝土力学性能、 质量损失率、 相对动弹模的 影响见表 2 、 3 。 ( 1 ) 力学性能。 随着冻融次数的增加， 混凝土的强度特性均 呈下降趋势 ， 混凝土的抗折强度和劈拉强度下降较多， 而抗压 强度下降趋势略缓， 从冻融循环 1 5 0次的情况来看， 混凝土抗 压强度剩 5 8 4 ， 抗折强度剩 4 1 8 ， 劈拉强度剩 4 2 3 。 表 2 冻 融破 坏对混凝土性能的影响( 一 ) ( 2 ) 质量损失率。 随着冻融次数的增加 ， 质量损失率增加 ， 尤其当冻融次数达到 1 0 0 次后， 质量损失率有明显的增加， 质量 收稿 日期 ：2 0 1 1 _ 0 7 _ o 8 基金项 目：水利部公益性行业科研专项经费项 目 ( 2 0 0 9 0 1 0 6 6 ) ； 长江科学院中央级公益科研( C K S F 2 0 1 0 0 1 3 ) ； 国家自然科学基金重点项目( 5 0 5 3 9 0 1 0 ) 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m