混凝土抗冻性
混凝土的冻融性能及抗冻性设计

混凝土的冻融性能及抗冻性设计混凝土是一种常用的建筑材料,具有优良的耐久性和承载能力。
然而,在寒冷地区,混凝土结构容易受到冻融循环的影响,导致开裂和损坏。
因此,混凝土的冻融性能及抗冻性设计成为了十分重要的研究领域。
本文将探讨混凝土的冻融性能、冻融损伤机理以及抗冻性设计方法。
一、混凝土的冻融性能混凝土的冻融性能是指混凝土在冻融循环环境下的表现和性质。
主要包括以下几个方面:1. 抗冻性:混凝土的抗冻性指混凝土在冻结过程中能够抵抗冰的压力和扩张力,以及冻融循环带来的损伤。
2. 热稳定性:混凝土的热稳定性是指混凝土在冻融循环环境下的热胀冷缩性能。
热胀冷缩是指由于温度变化引起的材料体积的变化。
3. 压力抗冻性:混凝土在冻融循环环境下能够承受住冰的压力而不发生破坏。
4. 相变性:混凝土在冻结和解冻过程中发生状态变化,包括水-冰相变、冰的形态变化等。
二、混凝土的冻融损伤机理混凝土在冻融循环环境中容易发生开裂和损伤。
主要的冻融损伤机理包括以下几个方面:1. 冰的体积膨胀:在低温下,水分会凝结成冰,冰的体积比水大,会导致混凝土结构的体积膨胀,从而引发开裂和破坏。
2. 冰的形态变化:冻结和解冻过程中,冰的形态会发生变化,从而形成内部应力,导致混凝土结构的开裂和损伤。
3. 相变效应:混凝土中的水在冻结和解冻过程中发生相变,这个过程中会释放或吸收大量的热量,从而引发温度变化和应力变化。
4. 冰-混凝土界面效应:冻结和解冻过程中,冰和混凝土之间的界面会发生相互作用,引发剪切应力,从而导致混凝土结构的损伤。
三、混凝土的抗冻性设计为了提高混凝土的抗冻性,需要进行相应的抗冻性设计。
以下是几种常见的抗冻性设计方法:1. 使用适当的水胶比:水胶比是指混凝土中水和水泥的比例。
适当降低水胶比可以减少混凝土中的孔隙结构,从而减少冻融循环引起的损伤。
2. 掺加冻融剂:冻融剂是指添加到混凝土中的化学物质,可以改善混凝土的抗冻性能。
冻融剂可以减少混凝土中水的结冰点,从而减少冻融循环引起的损伤。
混凝土制品的抗冻性能标准

混凝土制品的抗冻性能标准一、前言混凝土制品是基础建设中重要的材料之一,其使用范围广泛,包括道路、桥梁、隧道、水利工程、房屋建筑等领域。
其中,抗冻性能是混凝土制品的重要指标之一,直接关系到其使用寿命和安全性。
为了确保混凝土制品的抗冻性能符合要求,需要制定相应的标准。
二、抗冻性能的定义与分类抗冻性能是指混凝土制品在低温环境下的抗冻破坏能力。
常用的抗冻性能指标包括抗冻性、脱盐抗冻性、渗透抗冻性等。
1. 抗冻性抗冻性是指混凝土制品在低温环境下的抗冻破坏能力。
通常采用低温冻融循环试验来评价混凝土制品的抗冻性。
常用的低温冻融循环试验标准包括GB/T 50082-2009《混凝土结构耐久性设计规范》、ASTM C666/C666M-03《低温冻融循环试验方法》等。
2. 脱盐抗冻性脱盐抗冻性是指混凝土制品在含盐水环境下的抗冻破坏能力。
通常采用含盐水冻融试验来评价混凝土制品的脱盐抗冻性。
常用的含盐水冻融试验标准包括GB/T 50082-2009《混凝土结构耐久性设计规范》、ASTM C1260/C1260M-14《脱盐水冻融试验方法》等。
3. 渗透抗冻性渗透抗冻性是指混凝土制品在低温环境下的抗渗透和抗冻破坏能力。
通常采用渗透抗冻试验来评价混凝土制品的渗透抗冻性。
常用的渗透抗冻试验标准包括GB/T 50082-2009《混凝土结构耐久性设计规范》、ASTM C672/C672M-12《混凝土抗渗透性试验方法》等。
三、抗冻性能标准混凝土制品的抗冻性能标准应包括以下内容:1. 抗冻性能评价标准抗冻性能评价标准应明确混凝土制品的抗冻性能指标、试验方法和试验条件。
(1)抗冻性抗冻性的评价应采用低温冻融循环试验,试验温度应低于0℃,试验周期应根据混凝土制品的使用环境和要求确定。
试验应按照GB/T 50082-2009《混凝土结构耐久性设计规范》、ASTM C666/C666M-03《低温冻融循环试验方法》等标准进行。
(2)脱盐抗冻性脱盐抗冻性的评价应采用含盐水冻融试验,试验温度应低于0℃,试验周期应根据混凝土制品的使用环境和要求确定。
混凝土抗冻性评定标准

混凝土抗冻性评定标准一、引言混凝土是建筑工程中常用的材料之一,其性能直接关系到工程的质量和寿命。
在寒冷地区或冬季施工时,混凝土抗冻性表现更为关键。
因此,制定混凝土抗冻性评定标准是必要的。
二、混凝土抗冻性的定义混凝土抗冻性是指混凝土在低温下不破裂或不失去其原有的性能。
低温下,混凝土的孔隙内水分会结冰膨胀,导致混凝土的微裂缝扩大,从而降低混凝土的强度和耐久性。
三、混凝土抗冻性评定标准的主要内容1. 抗冻性等级根据混凝土的抗冻性能,将其分为不同的等级。
目前,我国的混凝土抗冻性等级分为F50、F60、F70、F80、F100、F150、F200等级。
其中,F50表示混凝土的抗冻性能最差,F200表示混凝土的抗冻性能最好。
2. 抗冻性试验混凝土抗冻性试验是评定混凝土抗冻性的重要方法。
试验方法包括低温膨胀试验、冻融试验、冻胀试验等。
在试验中,需要确定混凝土的抗冻性等级以及相应的试验参数。
3. 抗冻性指标混凝土抗冻性的主要指标包括抗冻强度、减少率、冻胀系数等。
其中,抗冻强度是指混凝土在冻融循环后的抗压强度,减少率是指混凝土抗冻强度与未经冻融循环的混凝土抗压强度的比值,冻胀系数是指混凝土在冻融循环中膨胀的程度。
4. 抗冻性评定标准的适用范围混凝土抗冻性评定标准适用于各类混凝土结构,包括桥梁、隧道、地铁、水利工程、建筑工程等。
四、混凝土抗冻性评定标准的实施方法1. 试验方法混凝土抗冻性试验应按照GB/T 50082-2009《混凝土抗冻性试验方法标准》进行。
试验前应确保试件的制备、养护和试验条件符合标准要求。
2. 抗冻性等级判定混凝土抗冻性等级的判定应根据试验结果进行。
具体方法为:将试件按照试验要求进行冻融循环试验,然后测定试件的抗冻强度、减少率、冻胀系数等指标,最后根据标准要求判断其抗冻性等级。
3. 结果评定混凝土抗冻性评定结果应根据试验数据进行评定。
评定结果应与实际情况相结合,对于不同的混凝土结构应根据其使用环境、使用要求等因素进行综合评定。
混凝土抗冻标准性能检测

混凝土抗冻标准性能检测一、前言混凝土是一种常用的建筑材料,其强度、抗压性、抗拉性、抗冲击性、耐久性等是判断混凝土质量的重要指标。
而在寒冷地区使用混凝土建筑时,其抗冻性也是至关重要的指标之一。
因此,混凝土抗冻性的标准化检测非常必要,本文将介绍混凝土抗冻标准性能检测的相关内容。
二、抗冻性的定义混凝土抗冻性是指混凝土在低温环境下能够承受冻融循环作用而不发生破坏的能力。
在寒冷地区,混凝土的抗冻性直接影响到建筑物的使用寿命和安全性。
三、抗冻性标准性能检测的方法1. 抗冻性试验方法(1)标准试验方法:GB/T 50082-2009《混凝土抗冻性能试验方法标准》(2)试验原理:将混凝土试件置于冰箱中进行冻融试验,通过观察试件的损伤程度、质量损失率等指标来判断混凝土的抗冻性能。
(3)试验设备:混凝土试验机、冰箱、干燥箱、称重器、温度计等。
(4)试验步骤:① 制备混凝土试件② 放置试件在水中浸泡28d③ 取出试件进行干燥④ 将试件放置在冰箱中进行冻融循环试验⑤ 观察试件的损坏程度、质量损失率等指标,并进行记录和分析2. 抗冻性指标(1)抗冻性等级:F50、F100、F150、F200、F250、F300,其中数字代表经历的冻融循环次数。
(2)抗冻性指数:KI,计算公式为KI=(N1/N)×100%,其中N1代表经历N次冻融循环后未破坏的试件数,N代表试件总数。
(3)质量损失率:计算公式为(W1-W2)/ W1×100%,其中W1代表试件初始质量,W2代表试件经历冻融循环后的质量。
四、抗冻性检测的应用1. 混凝土结构的设计:在设计混凝土结构时,应根据所在地区的气候条件以及使用环境等因素,确定混凝土的抗冻等级。
2. 施工质量的控制:在混凝土施工过程中,应严格按照抗冻性试验方法进行试验,确保施工质量符合标准要求。
3. 施工后的维护:在混凝土施工完成后,应定期进行抗冻性检测,检测结果应记录并进行分析,及时采取维护措施,确保混凝土结构的安全性和使用寿命。
混凝土抗冻性能的原理及提高方法

混凝土抗冻性能的原理及提高方法一、混凝土抗冻性能的定义及意义混凝土抗冻性能是指混凝土在低温环境下,经过一定时间后仍能保持良好的力学性能和耐久性能。
混凝土抗冻性能的好坏直接关系到混凝土工程的使用寿命和安全性能。
因此,保证混凝土抗冻性能的稳定和可靠性是混凝土工程设计和施工的重要内容。
二、混凝土抗冻性能的影响因素1.水胶比:水胶比是指混凝土中水的重量与水泥和其他水凝性材料重量之比。
水胶比越小,混凝土的强度和密实性越大,抗冻性能越好。
2.气孔率:混凝土中的气孔率越小,混凝土的密实性越好,抗冻性能越好。
3.骨料的性质:骨料的性质对混凝土的抗冻性能有很大的影响。
如骨料的孔隙率、吸水率、热膨胀系数等都会影响混凝土的抗冻性能。
4.施工工艺:施工工艺也对混凝土的抗冻性能有影响。
如混凝土的坍落度、振捣力、养护时间等都会影响混凝土的抗冻性能。
三、混凝土抗冻性能的提高方法1.选用合适的水胶比:水胶比是影响混凝土抗冻性能的重要因素,应根据混凝土的实际情况选用合适的水胶比。
一般来说,水胶比越小,混凝土的强度和密实性越大,抗冻性能越好。
2.控制混凝土的气孔率:混凝土中的气孔率越小,混凝土的密实性越好,抗冻性能越好。
因此,在混凝土施工中要控制好混凝土的气孔率,避免混凝土中出现过多的气孔。
3.选用合适的骨料:骨料的性质对混凝土的抗冻性能有很大的影响。
如骨料的孔隙率、吸水率、热膨胀系数等都会影响混凝土的抗冻性能。
因此,在混凝土施工中要选用合适的骨料,避免影响混凝土的抗冻性能。
4.施工工艺的控制:施工工艺也对混凝土的抗冻性能有影响。
如混凝土的坍落度、振捣力、养护时间等都会影响混凝土的抗冻性能。
因此,在混凝土施工中要控制好施工工艺,避免影响混凝土的抗冻性能。
5.添加特殊掺合料:通过添加特殊掺合料,可以改善混凝土的抗冻性能。
如添加氯离子掺合料可以提高混凝土的抗冻性能,但同时会影响混凝土的耐久性能。
6.采用合适的养护方式:养护是影响混凝土抗冻性能的重要因素。
混凝土的抗冻性名词解释

混凝土的抗冻性名词解释混凝土的抗冻性名词解释:1.含义:水泥和骨料中游离的SiO2含量越低,混凝土的抗冻性越好。
2.指标:《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(JGJ133-82)按抗冻等级划分了4个抗冻等级,分别是A级、 B级、C级和D级,各级之间的抗冻性比较,可查表得出。
其中,最小抗冻等级(简称a级)的混凝土,指该等级的试件经受3次冻融循环后仍能满足受冻前28d的抗压强度要求。
3.特点: 1)对于一般钢筋混凝土,当混凝土中水泥用量高时,可降低抗冻等级,但对受力钢筋混凝土则不宜降低抗冻等级。
2)对于早强型、快硬型混凝土,为提高其早期强度,降低抗冻等级是有利的。
2.机理:骨料在一定温度下起到冷却混凝土的作用。
当骨料传给水泥的热量大于混凝土散失的热量时,就会引起混凝土温度下降;当温度下降超过某一数值后,混凝土内部温度梯度会很大,致使已产生内应力的钢筋发生裂缝,因此影响混凝土抗冻性。
3.分级:《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(JGJ133-82)将混凝土抗冻等级分为4个等级,分别是A级、 B级、 C级和D级,各级之间的抗冻性比较,可查表得出。
其中,最小抗冻等级(简称a级)的混凝土,指该等级的试件经受3次冻融循环后仍能满足受冻前28d的抗压强度要求。
4.注意事项: 1)混凝土配合比设计时,要充分考虑外加剂、掺合料及不同材料组成等对混凝土抗冻性的影响。
2)为确保混凝土的耐久性和防止氯离子的侵蚀,应对外加剂进行抗冻性检测。
3)混凝土浇筑完毕后,可适当延长浇水养护时间,并且可以使用塑料薄膜覆盖,使混凝土始终处于潮湿状态。
如采用湿热养护,则不宜采用浇水养护措施。
3.分级:《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(JGJ133— 82)将混凝土抗冻等级分为4个等级,分别是A级、 B级、 C级和D级,各级之间的抗冻性比较,可查表得出。
其中,最小抗冻等级(简称a级)的混凝土,指该等级的试件经受3次冻融循环后仍能满足受冻前28d的抗压强度要求。
混凝土抗冻性能测试方法

混凝土抗冻性能测试方法混凝土是一种常用的建筑材料,它在低温环境下的抗冻性能是评估混凝土质量的重要指标之一。
本文将介绍几种常用的混凝土抗冻性能测试方法,包括低温冻融试验、氯离子渗透试验、孔隙结构特性测试等。
一、低温冻融试验低温冻融试验是一种常见的评估混凝土抗冻性能的方法。
该方法通过将混凝土试件在低温环境中反复冻结和融化,并观察试件的破坏程度来评判其抗冻性能。
低温冻融试验通常包括以下步骤:1. 制备混凝土试件:根据实际需要,制备尺寸符合要求的混凝土试件。
常用的试件形状有立方体、圆柱体等。
2. 起始冻结:将混凝土试件置于低温环境中,使其温度逐渐降低,直至达到冰点以下,然后保持一段时间以完成冻结。
3. 解冻:将冻结的混凝土试件取出,放置在温度逐渐升高的环境中进行解冻。
4. 观察破坏程度:根据试件在解冻过程中的破坏程度,如裂缝、剥落等情况,评估混凝土的抗冻性能。
二、氯离子渗透试验氯离子渗透试验是评估混凝土耐久性能的一种方法,也可以间接反映混凝土的抗冻性能。
该方法通过浸泡试件在氯化钠溶液中,观察氯离子在混凝土中的渗透情况,评估混凝土的抗渗透性能。
氯离子渗透试验通常包括以下步骤:1. 制备混凝土试件:根据实际需要,制备尺寸符合要求的混凝土试件。
2. 环境湿养:将混凝土试件放置在湿润的环境中进行养护,以达到一定的饱和度。
3. 浸泡试验:将试件置于氯化钠溶液中,经过一定时间的浸泡,使溶液中的氯离子渗透进混凝土内部。
4. 取样观察:从试件中取样,观察取样部位的氯离子渗透深度或其他指标,评估混凝土的抗渗透性能。
三、孔隙结构特性测试混凝土的孔隙结构对其抗冻性能有着重要影响。
通过测试混凝土的孔隙结构特性,可以评估混凝土的抗冻性能。
常见的孔隙结构特性测试方法包括孔隙率测试、孔径分布测试等。
以下是其中的一种测试方法:1. 孔隙率测试:采用气体置换法或水力法对混凝土试件进行孔隙率测试。
气体置换法通常使用密闭装置将试件内部空隙置换为气体,根据密闭装置中气体的体积变化计算孔隙率。
混凝土标准的抗冻性能

混凝土标准的抗冻性能一、前言混凝土在建筑工程中具有广泛的应用,而抗冻性能是混凝土质量的重要指标之一。
在低温环境下,混凝土的抗冻性能不仅直接影响着混凝土的使用寿命,还关系到工程的安全性和经济性。
因此,混凝土标准的抗冻性能至关重要。
二、抗冻性能的概念抗冻性能是指混凝土在低温环境下能承受冻融循环所产生的应力、变形和损伤的能力。
混凝土在低温环境下会受到冻融循环的影响,导致混凝土内部的水分在冻结和融化的过程中发生体积变化,进而产生应力和变形,如果混凝土的抗冻性能不足,就会引起混凝土的开裂、脱落、剥离等损伤,影响混凝土的使用寿命。
三、抗冻性能的测试方法目前,国内外常用的混凝土抗冻性能测试方法主要有以下几种:1. 冻融试验法冻融试验法是常用的混凝土抗冻性能测试方法,它是通过将混凝土试件浸入水中,然后进行不同次数的冻融循环,观察试件的变化情况,以评定混凝土的抗冻性能。
冻融试验法主要有标准试验和加速试验两种。
2. 直接拉伸试验法直接拉伸试验法是通过对混凝土试件进行拉伸测试,以评定混凝土的抗拉强度和抗冻性能。
该方法适用于评定混凝土的低温下的抗拉性能。
3. 压缩试验法压缩试验法是通过对混凝土试件进行压缩测试,以评定混凝土的抗压强度和抗冻性能。
该方法适用于评定混凝土的低温下的抗压性能。
四、抗冻性能的评价指标混凝土的抗冻性能评价指标主要包括以下几个方面:1. 抗冻性能等级根据混凝土在规定的冻融循环次数下的残余强度和残余弹性模量,将混凝土分为不同的抗冻性能等级。
2. 冻融循环次数冻融循环次数是指混凝土试件在规定的冻融循环条件下所经历的循环次数,通常为25次、50次、100次等。
3. 残余强度残余强度是指混凝土试件在经过规定次数的冻融循环后,所保留下来的强度。
4. 残余弹性模量残余弹性模量是指混凝土试件在经过规定次数的冻融循环后,所保留下来的弹性模量。
五、混凝土标准的抗冻性能要求混凝土标准的抗冻性能要求是指在不同地区和不同环境条件下,混凝土的抗冻性能应达到的最低标准。
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混凝土抗冻性1.前言商品混凝土的耐久性是商品混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其它破坏过程的能力,当在暴露的环境中,能耐久的商品混凝土应保持其形态、质量和使用功能。
商品混凝土的耐久性研究内容包括:钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、碱集料破坏。
商品混凝土的抗冻性作为商品混凝土耐久性的一个重要内容,在北方寒冷地区工程中是急待解决的重要问题之一。
我国地域辽阔,有相当大的部分处于严寒地带,致使不少水工建筑物发生了冻融破坏现象。
根据全国水工建筑物耐久性调查资料,在32座大型商品混凝土坝工程、40余座中小型工程中,22%的大坝和21%的中小型水工建筑物存在冻融破坏问题,大坝商品混凝土的冻融破坏主要集中在东北、华北、西北地区。
尤其在东北严寒地区,兴建的水工商品混凝土建筑物,几乎100%工程局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏。
除三北地区普遍发现商品混凝土的冻融破坏现象外,地处较为温和的华东地区的商品混凝土建筑物也发现有冻融现象。
因此,商品混凝土的冻融破坏是我国建筑物老化病害的主要问题之一,严重影响了建筑物的长期使用和安全运行,为使这些工程继续发挥作用和效益,各部门每年都耗费巨额的维修费用,而这些维修费用为建设费用的1~3倍。
美国投入商品混凝土基建工程的总造价为16万亿美元,据估计今后每年用于商品混凝土工程维修和重建的费用估计达3000亿美元。
2.外加剂改善抗冻耐久性技术研究动态2.1引气剂长期的工程实践与室内研究资料表明:提高商品混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施是在商品混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。
引气剂是具有增水作用的表面活性物质,它可以明显的降低商品混凝土拌合水的表面张力和表面能,使商品混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。
这些气泡切断了部分毛细管通路能使商品混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解,不使商品混凝土遭到破坏,起到缓冲减压的作用。
这些气泡可以阻断商品混凝土内部毛细管与外界的通路,使外界水份不易浸入,减少了商品混凝土的渗透性。
同时大量的气泡还能起到润滑作用,改善商品混凝土和易性。
因此,掺用引气剂,使商品混凝土内部具有足够的含气量,改善了商品混凝土内部的孔结构,大大提高商品混凝土的抗冻耐久性。
国内外的大量研究成果与工程实践均表明引气后商品混凝土的抗冻性可成倍提高。
美国是最早开始研究引气剂的国家,自1934年在美国堪萨斯州与纽约州道路工程施工中发现引气商品混凝土,至今已有半个多世纪。
挪威1974年首次在大坝中使用引气剂,经过20年运行后,掺引气剂的商品混凝土表面完好无损,而未掺引气剂的商品混凝土则已遭受较严重的冻融破坏。
我国这方面的工作始于50年代。
我国商品混凝土学科创始人吴中伟教授,在50年代初期就强调了商品混凝土抗冻的重要性,并创先研制了松香热聚物加气剂(引气剂),应用于治淮水利商品混凝土工程,开创了我国采用引气剂而提高商品混凝土抗冻耐久性的先河。
范沈抚(1991年)分析了掺引气剂商品混凝土的抗压强度和抗冻耐久性,得出与上述同样结论:掺用引气剂,使商品混凝土达到足够的含气量要求,可改善商品混凝土的孔结构性质,并明显改善商品混凝土的抗冻耐久性。
国内外许多学者研究了影响商品混凝土抗耐久性的因素,Seibel,Sellebold,Malhotra,Pigen等人研究表明:商品混凝土的含气量、临界气泡间距、水灰比、骨料、临界饱水度和降温速度等因素综合决定了商品混凝土的抗冻耐久性能。
StarkandLudwig(1993)提出:水泥熟料中C3A的含量的增加会提高其商品混凝土的抗冻耐久性,但会降低商品混凝土抵抗盐冻能力。
OsamaA.Mohamed(1998)研究了水泥品种,引气剂质量及引气的方法对商品混凝土抗冻融耐久性影响,得出:引气能显著提高商品混凝土的抗冻融性,然而,长期处于冻融循环的商品混凝土的抗冻能力则取决于天气的恶劣程度及冻融周期的频率。
关英俊,范沈抚(1990)讨论了提高水工商品混凝土抗冻耐久性的技术措施,提出耐冻商品混凝土必须正确进行配合比设计,掺优质引气剂,减小水灰比,合理选用原材料,还要严格按施工规范技术要求施工,加强养护。
范沈抚(1993)进一步研究得出:商品混凝土孔结构性质是影响商品混凝土抗冻耐久性的根本所在。
商品混凝土的抗冻耐久性随孔结构性质变化而变化,当孔间距系数小于250μm时,商品混凝土抗冻耐久性指数基本能达到60%以上,即可经受300次快速冻融循环试验。
这一点与Powers的临界孔间距概念相符:早在50年代,鲍尔斯(T.C.Powers)等人首先开展了掺引气剂硬化商品混凝土孔结构的测试分析研究,并提出了满足商品混凝土抗冻耐久性要求的孔间距系数的重要概念:即当孔间距小于临界孔间距(<250μm)时商品混凝土是抗冻的。
宋拥军(1999)认为,只要引气量合适,普通商品混凝土均能获得较高的抗冻耐久性。
引气商品混凝土中气泡平均尺寸及其间距随水灰比的增大而加大,同时水泥浆中可冻水的百分率也相应加大,从而导致商品混凝土抗冻耐久性的显著下降,因此,不能忽视对水灰比的限制。
朱蓓蓉,吴学礼,黄土元(1999)认为:合理的气泡结构是商品混凝土抗冻耐久性得以真正改善的关键,然而,气泡体系形成、稳定与气泡结构的建立密不可分,因此高度重视气泡体系稳定性的问题就显得更加重要。
他们根据国外的研究成果和部分实验结果得出结论:影响商品混凝土中气泡体系形成与稳定性的因素有商品混凝土各组成材料、商品混凝土配合比、拌合物特性以及外界条件,如环境温度、搅拌、运输和浇灌技术等。
针对不同环境条件、不同工程要求的商品混凝土,必须进行适应性试验,才能使得硬化商品混凝土具有设计所要求的含气量和合理的气泡结构,增进了商品混凝土工程界对引气剂应用技术的认识。
由以上众多学者的研究表明:商品混凝土孔结构性质是影响商品混凝土抗冻耐久性及其它性质的根本所在。
掺引气剂可以改善商品混凝土孔结构性质,因此,测试硬化商品混凝土孔结构性质是研究商品混凝土抗冻耐久性能的有效途径和方法之一。
引气剂的掺入虽然是提高商品混凝土抗冻耐久性最有效的手段,但引气剂的掺入同时会引起商品混凝土其它性能降低,如强度、耐磨蚀能力等。
2.2减水剂目前,减水剂的应用也成为商品混凝土不可缺少的组份,使用减水剂可以大幅度降低商品混凝土的水灰比(水胶比),提高商品混凝土的强度和致密性,使商品混凝土抵抗冻融破坏的能力提高,从而提高商品混凝土的抗冻耐久性。
迟培云,李金波,扬旭等(2000)研究了在商品混凝土中掺入高效减水剂可取得的技术经济效果如下:(1)保持和易性不变,可减水25%,R28%提高90%,抗渗性提高4~5倍;(2)保持和易性不变,节约水泥25%,R28提高26%,抗渗性提高2倍;(3)保持用水量和水泥用量不变,R28提高27%,抗渗性提高3倍。
3.活性的矿物掺合料改善商品混凝土抗冻耐久性技术研究动态商品混凝土是各种建筑工程上应用最广泛、用量最多的人造建筑材料,目前,我国正处在大规模的基础建设时期,对商品混凝土的需求量也就更大。
因此,有效地降低商品混凝土的成本,提高商品混凝土的各项技术性能,对于充分利用有限的投资,延长商品混凝土结构的使用寿命,减少自然资源的消耗,保护生态平衡,有着非常巨大的经济效益和社会效益。
在商品混凝土的基本组成材料中,水泥的价格最贵,因此,在满足对商品混凝土质量要求的前提下,单位体积商品混凝土的水泥用量愈少愈经济。
因此,用一些具有活性的掺和料(硅粉、矿渣、粉煤灰)来替代一部分水泥正在被广泛的应用。
3.1硅粉的掺入近年来,硅粉商品混凝土也已应用于商品混凝土工程各个领域,其抗冻耐久性问题已引起人们的普遍重视,在丹麦、美国、挪威等国家,硅粉作为商品混凝土混合材已经得到了广泛的应用。
但关于硅粉商品混凝土的抗冻耐久性,各国学者结论各异。
日本的Yamato等人通过试验得出结果:非引气商品混凝土当水/(水泥+硅粉)=0.25,不管硅粉的掺量如何,皆具有良好的抗冻耐久性。
加拿大的Malhotra 等人通过试验得出:引气硅粉商品混凝土不管水灰比多少,硅粉掺量15%以下时都具有较高的抗冻耐久性。
我国学者丁雁飞,孙景进(1991)通过实验探讨了硅粉对商品混凝土抗冻耐久性的影响,得出结论:非引气硅粉商品混凝土的抗冻耐久性与基准商品混凝土比较,在胶结材总量相同,塌落度不变的条件_下,非引气硅粉商品混凝土的抗冻能力高。
范沈抚(1990)得出:在相同含气量的情况下,掺15%的硅粉商品混凝土比不掺硅粉的基准商品混凝土,气孔结构有很大的改善。
硅粉对抗冻耐久性有显著的效果,但硅粉的产量有限而且成本较高。
3.2矿渣的掺入磨细矿渣与商品混凝土内水泥水化生成的Ca(OH)2结合具有潜在的活性,但磨细矿渣对提高商品混凝土的抗冻融性目前也不少研究。
张德思,成秀珍(1999)通过试验得出结论:随着矿渣掺量的增加,其商品混凝土的抗冻融性能愈差,但掺合比例合适时,抗冻性能与普通商品混凝土相比有较大改善。
3.3粉煤灰的掺入国内外粉煤灰应用已有几十年的历史。
最早研究粉煤灰在商品混凝土中应用的是美国加洲理工学院的R.E.Davis,1993年他首次发表了关于粉煤灰用于商品混凝土的研究报告。
到本世纪五、六十年代,粉煤灰作为一种工业废料,其活性性能被进一步研究和推广,不仅仅是为了节约水泥,更主要是为了改善和提高商品混凝土的性能。
美国加洲大学Mehta教授指出,应用大掺量粉煤灰(或磨细矿渣),是今后商品混凝土技术进展最有效、也是最经济的途径。
国内外有关资料表明:粉煤灰商品混凝土的抗冻能力随粉煤灰掺量的增加而降低,和相同强度等级的普通商品混凝土相比较,28d龄期的粉煤商品混凝土试件抗冻耐久性试验结果偏低,随着粉煤灰商品混凝土技术的深入研究和发展,引气粉煤灰商品混凝土的抗冻耐久性研究已越来越多地引起人们的关注。
LinhuaJiang等学者(2000)通过研究高掺量粉煤灰商品混凝土水化作用得出:粉煤灰的掺量和水灰比影响了高掺量粉煤灰商品混凝土的孔结构,并且随着掺量和水灰比的增加而孔隙率增加,但随时间的延长,孔隙率会下降。
这是因为粉煤灰的掺入改善了商品混凝土的孔尺寸,但最大掺量不得超过70%。
游有鲲、缪昌文、慕儒等(2000)对粉煤灰高性能商品混凝土抗冻耐久性的研究表明:水胶比在0.25-0.27范围内,随着粉煤灰内掺量的提高,不掺引气剂,商品混凝土抗冻耐久性随粉煤灰增加而增加。
当掺引气剂后,商品混凝土抗冻耐久性有先升后降的趋势,既存在最佳的粉煤灰掺量为30%。
习志臻(1999)认为:相对于许多商品混凝土而言,粉煤灰高性能商品混凝土提高了商品混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化能力。
田倩、孙伟(1997)讨论了掺入硅灰、超细粉煤灰及两者的复合物对抗冻耐久性能的影响以及钢纤维的阻裂效应对商品混凝土抗冻耐久性能的作用。