高强混凝土抗冻性的研究_曹建国
高抗冻混凝土(C30F300)配合比的设计与研究.doc
高抗冻混凝土（C30F300）配合比的设计与研究1.前言鄂温克发电厂（2600MW）新建工程是我公司在东北地区施工的重点工程。
本工程位于内蒙古呼伦贝尔市，属高寒地区，历年的气象资料表明，冬季冰天雪地，历达半年之久，平均气温为零下-1.5C左右，极端最低气温-48.5℃左右。
按商品混凝土冬期施工及设计要求，商品混凝土抗冻等级为高抗冻等级（C30F300）。
由于本工程工期紧、质量要求严、技术标准高。
公司及项目部的目标是：创高寒地区施工标准，建东北地区样板工程！，争创草原杯及鲁班奖！。
其中有抗冻要求的主要单位工程为综合水池、循环水泵房等商品混凝土工程，共计商品混凝土浇筑量2600余立方，因此解决高抗冻等级（特别是C30F300）商品混凝土问题刻不容缓。
2、商品混凝土的冻融破坏机理商品混凝土是一种多孔性材料，在拌制商品混凝土时为了得到必要的和易性,加入的拌和水总要多于水泥的水化水，这部分多余的水便以游离水的形式滞留于商品混凝土中，形成连通的占有一定体积的毛细孔，这种孔隙中的自由水就是导致商品混凝土遭受冻害的主要原因。
吸水饱和的商品混凝土在冻融过程中遭受的破坏力主要由两部分组成：一是膨胀压力。
当温度降到0 ℃以下时，水便凝结成冰，水结成冰且体积膨胀，因受毛细孔约束形成膨胀压力；二是渗透压力。
由于表面张力作用,商品混凝土孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。
因而在粗孔中的水结冰后，冰与过冷水(存在于较细孔和凝胶孔中) 的饱和蒸气压差和过冷水之间盐份浓度差引起水份迁移而形成渗透压力。
另外，过冷水迁移渗透的结果必然会使毛细孔中的冰的体积不断增大，从而形成更大的膨胀压力，当商品混凝土受冻时，这两种压力会损伤商品混凝土的内部微观结构，在经过反复多次冻融循环后,损坏逐步积累，不断扩大，发展成相互连通的大裂缝，使商品混凝土的强度逐渐降低，最后商品混凝土结构由表及里遭受破坏。
3、高抗冻商品混凝土配合比设计对于有冻融要求的商品混凝土配台比设计，就是在普通商品混凝土配合比设计的基础上，把冻融耐久性考虑进去，在我国目前的有关标准、规定中，高抗冻商品混凝土在满足其它普通商品混凝土设计的基础上，还必须满足以下要求：①高抗冻商品混凝土必须添加引气剂，使含气量控制在5％～6％范围内；②高抗冻商品混凝土必须提高商品混凝土的密实性，水灰比不应大于0.55；其中掺加外加剂的方法是最经济，最可靠的方法。
混凝土抗冻性能试验报告
混凝土抗冻性能试验报告一、试验目的混凝土在低温环境中易受到冻胀的影响，降低了其力学性能和耐久性。
为了评估混凝土的抗冻性能，本试验旨在通过测定不同配合比下的混凝土的抗冻性能，为工程设计、施工和质量控制提供依据。
二、试验原理冻胀是指混凝土中的游离水在低温环境下结冰膨胀的现象。
由于冰晶的膨胀，会导致混凝土中产生内部应力，从而破坏混凝土的结构。
抗冻性能试验主要采用冰冻-解冻循环试验，通过测定混凝土在冻结-解冻过程中的体积变形和强度损失，来评估其抗冻性能。
三、试验方法1.试件制备：根据设计要求，制备混凝土试件，试件尺寸为150mm×150mm×150mm。
2.试件存养：试件在模具中存养28天，并保持湿润。
3.试件质量检测：称重每个试件，记录初始质量。
4.试件冻结：将试件放入低温冰箱中，温度降至-20℃，冻结72小时。
5.试件解冻：将试件取出冰箱解冻至室温，保持自然解冻。
6.试件表观损坏检测：观察试件是否有开裂、表面剥落等表观损坏情况，并记录。
7.试件强度测试：采用万能材料试验机，以每分钟2mm的加载速率施加力，测定试件的抗压强度。
8.试件体积变形测试：采用位移计记录冻结-解冻过程中试件的体积变形。
四、试验结果1.试件表观损坏情况：配合比试件开裂数表面剥落情况A0无B1少量局部剥落C2部分开裂，剥落较多2.试件抗压强度损失：配合比初始强度（MPa）冻结后强度（MPa）强度损失（%）A302516.7B352820.0C403025.03.试件体积变形：配合比冻结后体积变形（mm）解冻后体积恢复（mm）A0.50.3B0.80.5C1.20.7五、试验结论根据试验结果，不同配合比下的混凝土抗冻性能存在差异。
配合比C 的混凝土在冻结-解冻过程中出现较多的开裂和剥落现象，抗压强度损失较大，体积变形较明显。
配合比A的混凝土抗冻性能较好，未出现开裂和剥落现象，抗压强度损失较小，体积变形较小。
配合比B的混凝土在抗冻性能上居于中等水平。
冻融对高性能混凝土微观结构及性能的影响与抗裂机制研究
冻融对高性能混凝土微观结构及性能的影响与抗裂机制研究摘要：本文研究了冻融对高性能混凝土微观结构及性能的影响以及抗裂机制。
通过实验和分析，探讨了冻融循环对混凝土的损伤程度以及其微观结构的变化，并研究了这些变化对混凝土性能的影响和抗裂机制的作用。
关键词：高性能混凝土；冻融；微观结构；性能；抗裂机制引言：介绍高性能混凝土的特点和在工程中的应用。
指出冻融对混凝土的影响是一个重要的研究方向，对于提高混凝土的抗冻融性能、延长使用寿命具有重要意义。
概述了国内外冻融对混凝土影响的研究现状，并指出了现有研究中存在的问题和亟待解决的难题。
一、冻融对高性能混凝土的影响1.1 冻融循环对混凝土的损伤程度1.1.1 冻融循环引起的孔隙增加和裂缝扩展在冻融循环过程中，水在混凝土内部会发生冻结和融化，这会导致孔隙的形成和扩大。
当水冻结时，由于体积膨胀，会产生较大的应力，使混凝土内部产生裂缝。
而当冰融化时，水会重新填充这些孔隙，导致孔隙的增加。
这些孔隙和裂缝的形成和扩展会降低混凝土的力学性能和耐久性。
1.1.2 冻融循环引起的化学性能变化冻融循环还会引起高性能混凝土的化学性能变化。
冻结过程中，水中的溶解物质会因结冰而浓缩，造成溶液中的离子浓度升高。
当冰融化时，这些浓缩的离子会释放出来，进一步增加混凝土的孔隙和裂缝。
此外，冻融循环还会导致混凝土中的氯离子渗透加剧，从而增加了混凝土钢筋锈蚀的风险。
1.2 冻融对混凝土微观结构的影响1.2.1 冻融循环引起的孔隙结构变化冻融循环会引起高性能混凝土的孔隙结构发生变化。
在冻结过程中，水的膨胀会导致混凝土内部形成更多的微观孔隙。
这些孔隙的形成和扩大会增加混凝土的孔隙率、孔隙连接性和孔隙分布。
这些变化会影响混凝土的渗透性、气体渗透性和液体渗透性，从而降低混凝土的耐久性。
1.2.2 冻融循环引起的水化产物变化冻融循环会影响高性能混凝土的水化产物。
水化过程是混凝土获得强度和耐久性的关键过程。
冻融循环会导致水化产物发生变化，如水化产物的类型、数量和分布。
水泥混凝土路面抗冻性能的研究
水泥混凝土路面抗冻性能的研究一、研究背景水泥混凝土路面在冬季时容易受到冻融循环的影响，导致路面的裂缝和变形等问题，从而影响道路的使用寿命和交通安全。
因此，研究水泥混凝土路面的抗冻性能，对于提高道路的耐久性和安全性具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在探究水泥混凝土路面的抗冻性能，为提高道路的耐久性和安全性提供科学依据。
三、研究方法本研究采用实验室试验和现场观测相结合的方法，通过对不同配合比、不同强度等级、不同施工工艺的水泥混凝土路面进行冻融循环试验，测定路面的抗裂性能、抗滑性能、抗变形性能等指标，从而探究水泥混凝土路面的抗冻性能。
四、研究内容1. 实验室试验（1）样品制备：按照不同配合比、不同强度等级、不同施工工艺等因素，制备水泥混凝土路面样品。
（2）冻融循环试验：将制备好的样品放入冻融循环试验机中，进行一定的循环次数的冻融循环试验，测定路面的抗裂性能、抗滑性能、抗变形性能等指标。
（3）数据分析：对试验结果进行统计和分析，得出不同因素下水泥混凝土路面的抗冻性能。
2. 现场观测（1）选址：在不同地区选择具有代表性的水泥混凝土路面，进行现场观测。
（2）数据采集：通过现场观测、实地调查和数据采集等方式，获取路面的使用状况、环境条件、施工工艺等信息。
（3）数据分析：对采集的数据进行统计和分析，得出不同地区、不同条件下水泥混凝土路面的抗冻性能。
五、研究结论通过实验室试验和现场观测，得出以下结论：1. 不同配合比、不同强度等级、不同施工工艺对水泥混凝土路面的抗冻性能有较大影响。
2. 水泥混凝土路面在冬季时容易受到冻融循环的影响，导致路面的裂缝和变形等问题。
3. 采用合适的配合比、强度等级和施工工艺，可以提高水泥混凝土路面的抗冻性能，延长道路的使用寿命和提高交通安全。
高强混凝土在加载和冻融循环作用下的损害和抗损能力
高强混凝土在加载和冻融循环作用下的损害和抗损能力摘要：本文陈述了在加载和冻融循环同时作用下对混凝土造成的损害及对不同强度等级混凝土的区别，并分析了引气剂和钢纤维对损害的抑制作用。
测定了试样在冻融循环下动态弹性模量的损失和抗弯强度。
实验结果表明，在加载和冻融循环同时作用下，损害进程加快，并且损害程度增加。
混凝土强度等级越低，损害越严重。
应力比越高，混凝土遭受的破坏破坏越严重。
在混凝土中添加钢纤维或引气剂两者之一或者同时添加两种，可以提高混凝土抗损伤能力。
© 1999 Elsevier Science Ltd.版权所有。
关键词：冻融；高强混凝土；纤维加固；损伤；双因素1.导言提高混凝土耐久性和延长其服务期限一直是一个重要的世界性科学和技术难题。
半个世纪以来，对混凝土耐久性的研究一直被局限于单一因素的影响。
但是在实际工程中，经常是由于两个或两个以上的因素导致混凝土性能的恶化。
这种损害通常是协同作用。
对于一些工程应用，比如公路路面、机场路面、桥面和水利工程大坝，这些损害可能来自荷载和冻融循环的双重影响，特别是在寒冷的北方气候下。
在本论文中，在荷载和冻融循环的兼容作用下，各种混凝土的破坏过程是可控制的，这对复杂条件下混凝土的耐久性进行严格评估具有重要意义。
2.材料和实验 2.1材料使用比表面积为3000g cm/2和比重为3.13/cm g 的硅酸盐水泥。
细骨料的细度模量为2.6。
混凝土种类 分数(%) (3/cm kg ) 水(3/cm kg )(3/cm kg ) (3/cm kg ) 引气剂(%)水灰比 C40PC 0 409 180 658 1169 0 0.45 SFRC 1.5 409 180 819 961 0 0.45 C50 PC 0 398 151 734 1198 0 0.38 SFRC 1.5 398 151 849 1038 0 0.38 C60 PC 0 440 142 666 1237 6.7 0.32 SFRC 1.5 440 142 817 1039 6.7 0.32 C80 PC47712470012994.20.26图1 加载设备示意图3.结果与分析3.1.普通混凝土在荷载和冻融循环联合作用下的损伤规律强度等级分别为C40、C50、C60和C80；其相应的水/水泥比率分别为0.45、0.38、0.32和0.26。
不同抗冻设计等级水工混凝土的抗冻性能
不同抗冻设计等级水工混凝土的抗冻性能水工混凝土的冻融破坏主要是由一定冻结温度下结冰的水和过冷的水引起，下面是的一篇探究不同抗冻设计等级水工混凝土抗冻性能的，欢送阅读借鉴。
我国现已建成各类水库98000多座，总库容近9300多亿m3[1]，分布在不同气候区域，每年经受的冻融循环次数不尽相同。
《气候变化国家评估报告》预估我国在21世纪20年代、50年代和80年代平均气温分别升高约1。
2℃、2。
2℃和3。
2℃[2]，气温变化将对我国水工混凝土结构物的受冻融作用区域划分产生重要影响，大体上导致南北分界线北移，现有分界线处以及北方地区的年平均冻融循环次数有可能显着增加，从而加速这局部地区水工混凝土结构物的冻融破坏。
另外，气候变暖导致极端气候出现的频次增加，极端低温甚至是突破历史极值的低温使我国北方地区已考虑抗冻设计的水工混凝土的抗冻耐久性面临新的挑战。
目前，我国水工混凝土的抗冻融试验一般是在—17℃±2℃的降温终了低温，以及8℃±2℃的升温终了温度下进行，以此对水工混凝土的抗冻性能进行评估。
水工混凝土抗冻等级的设计原那么为：在最冷月评价温度低于—10℃的严寒区一般设计F300，而在最冷月评价温度大于—3℃的温和区设计F50或F100。
国内外开展的水工混凝土抗冻耐久性方面的研究比拟多，取得了一些重要的研究成果[3—9]。
根据调研，我国南方地区最冷月（1月）极端低温气温平均值为—8。
4℃，东北、西北、华北地区最冷月（1月）极端低温气温平均值为—32。
7℃[10]。
针对现行抗冻耐久性设计原那么、抗冻试验方法以及我国南方和北方地区的最冷月气温现状，本文采用F50、F100、F300等3种抗冻等级的水工混凝土，在—5℃、—10℃、—17℃、—30℃、—40℃等5种降温终了混凝土试件中心温度下进行冻融试验，研究不同冻融温度条件下不同抗冻设计等级水工混凝土的抗冻性能。
1。
1原材料水泥采用P·O42。
国内外混凝土的抗冻性试验的分析与探讨_secret
国内外混凝土的抗冻性试验的分析与探讨介绍了国内外典型的混凝土的杭冻性试验方法、评定指标及控制要求，并对其进行了分析比较。
混凝土抗冻性是指混凝土在饱水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏其外观完整性，也不严重降低其强度的性能指标。
可分为单纯冻融循环作用和盐冻作用两类。
单纯冻融循环作用会使混凝土内部受损伤而产生开裂，受此作用的混凝土结构常处于邻水地区，如桥墩、承台、隧道、涵洞等;而盐冻作用主要存在于寒冷地区的盐渍土地带及喷洒化冰盐的路段，受影响的混凝土结构物如桥面板、路面板、人行道、路缘石等。
1986年，北美、欧洲、亚洲等地的16个国家组成一个技术专家组，对约800000座道路桥梁进行了细致和全面的现场调查、分析和汉蛤式。
结果指出:在寒冷地区，特别是除冰盐或含盐环境引起的盐冻剥蚀破坏和钢筋锈蚀破坏是道桥破坏或失效的最主要原因。
在我国广大北方地区，由于年平均气温较低、日温差大，且某些地区地下水中盐浓度较高，整体气候、环境相对恶劣，混凝土的抗冻性不足是造成耐久性破坏的主要原因之一。
迄今为止，国内外很多专业人士通过抗冻性试验对混凝土抗冻性能做了大量研究，但试验方法不一。
各国规范对混凝土抗冻性规定的侧重点也不尽相同。
1 国内外混凝土抗冻性的试验方法及控制要求1.1 冻融破坏的杭冻性试验方法1.1.1 美国标准规定的冻融试验方法美国 ASTMC66一97混凝土快速冻融试验方法推荐了两种在实验室内快速测定混凝土抗冻性能的方法:快速冰冻水融法和快速气冻水融法。
两种方法规定冻融循环温度为-17.8℃ -4.4℃。
除另有规定的限制外，每个试件应连续进行30次循环，或进行到试件的相对动弹性模量降到初始值的60%时为止。
对任意长度变化试验，当膨胀量超过0.1%时，试验结束并计算出耐久性系数。
这种方法是利用混凝土动弹模量对其内部结构破坏比较敏感这一原则制定的。
1.1.2 英国标准规定的冻融试验方法英国BS5075:PAR长:1982规定了混凝土的冻融试验方法为:所用试件尺寸为75mm ×75mm×(225-305)mm，要求24h内试件在-15℃土3℃温度下冻16~17h，在20℃土2℃的水中养护72h士2h。
c30混凝土抗冻等级
c30混凝土抗冻等级摘要：1.C30混凝土简介2.C30混凝土的抗冻性能3.影响C30混凝土抗冻性能的因素4.提高C30混凝土抗冻等级的方法5.结论正文：随着我国基础设施建设的快速发展，混凝土作为建筑业中最常用的建筑材料，其性能研究一直备受关注。
C30混凝土作为一种常见的混凝土强度等级，具有较好的力学性能和耐久性能。
本文将对C30混凝土的抗冻性能进行探讨，分析影响其抗冻性能的因素，并提出提高抗冻等级的方法。
一、C30混凝土简介C30混凝土是指混凝土28天标准养护条件下，立方体抗压强度达到30MPa的混凝土。
它具有良好的抗压、抗折、抗拉等力学性能，广泛应用于建筑结构、桥梁、道路、隧道等工程。
二、C30混凝土的抗冻性能C30混凝土的抗冻性能是指混凝土在反复冻融作用下，其强度、耐久性能保持稳定的能力。
抗冻性能好的混凝土在寒冷地区和海水环境中具有较好的耐久性。
三、影响C30混凝土抗冻性能的因素1.水泥种类：不同种类的水泥对混凝土抗冻性能有不同的影响。
硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥具有良好的抗冻性能，而矿渣硅酸盐水泥的抗冻性能相对较差。
2.骨料类型：骨料的类型、粒径和级配对混凝土的抗冻性能有显著影响。
采用连续级配的粗骨料有利于提高混凝土的抗冻性能。
3.含水率：混凝土含水率对抗冻性能有重要影响。
适当降低含水率可以提高混凝土的抗冻性能。
4.抗渗性能：抗渗性能好的混凝土在冻融作用下，内部水分迁移速度较快，有利于减轻冻胀作用，提高抗冻性能。
四、提高C30混凝土抗冻等级的方法1.选用优质水泥：选用抗冻性能好的水泥种类，如硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。
2.合理选用骨料：采用连续级配的粗骨料，降低骨料含泥量，提高骨料的抗冻性能。
3.控制含水率：合理控制混凝土的含水率，避免过高或过低。
4.提高抗渗性能：通过合理设计混凝土配合比，提高混凝土的抗渗性能。
5.加强养护措施：在混凝土浇筑后，采取适当的养护措施，如湿润养护、保温养护等，以提高混凝土的抗冻性能。
混凝土抗冻性标准试验方法
混凝土抗冻性标准试验方法一、前言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其性能直接关系到工程质量和使用寿命。
其中，混凝土的抗冻性能是其重要的性能之一。
本文旨在提供混凝土抗冻性标准试验方法，以保证混凝土的质量和可靠性。
二、试验目的本试验的目的是评估混凝土在低温条件下的抗冻性能，以确定其是否满足相关规定的标准。
三、试验原理混凝土抗冻性能试验主要通过冻融试验来评估混凝土的抗冻性能。
在试验过程中，将混凝土试样置于低温环境中，模拟冬季寒冷条件，然后将其暴露在高温条件下，使其经历多次冻融循环。
通过观察混凝土试样的表面和内部的损伤程度，确定其抗冻性能。
四、试验设备1.冻融试验仪：用于模拟低温环境和高温条件，使混凝土试样经历多次冻融循环。
2.模具：用于制备混凝土试样。
3.振动器：用于混凝土试样的振动和密实。
4.天平：用于称量混凝土原材料和试样。
5.温度计：用于测量试验室和冻融试验仪的温度。
6.其他辅助设备：包括试验中需要使用的工具、试验室设备等。
五、试验样品制备1.混凝土配合比：根据设计要求确定混凝土配合比，包括水泥、砂、石料和水的比例。
2.混凝土原材料：按照配合比称量混凝土原材料，并进行搅拌。
3.模具制备：将混凝土倒入模具中，振动并密实，使其充分均匀。
4.混凝土试样：将混凝土试样养护28天，保证其强度达到设计要求。
5.试样标志：标明试样编号、制备日期、试验日期等相关信息。
六、试验步骤1.冻融试验仪：将混凝土试样放入冻融试验仪中，设定温度范围和循环次数。
2.试验条件：根据相关规定设定试验条件，包括冻融循环次数、温度范围、升温速率等。
3.试验观测：观测混凝土试样的表面和内部损伤情况，包括开裂、剥落、破坏等。
4.试验记录：记录混凝土试样的损伤程度、试验条件、试验日期等相关信息。
七、试验结果1.混凝土试样的表面和内部损伤程度。
2.试验条件和试验日期等相关信息。
3.试验结论：根据试验结果确定混凝土的抗冻性能是否满足相关标准。
八、试验注意事项1.混凝土试样的制备应严格按照相关规定进行，保证其质量和强度满足试验要求。
混凝土抗冻性能检测报告
混凝土抗冻性能检测报告一、引言混凝土是一种常用的建筑材料，其性能与工程结构的耐久性息息相关。
在寒冷地区，混凝土的抗冻性能至关重要。
本报告旨在对一组混凝土样品进行抗冻性能测试，评估其耐寒能力及破坏机理。
二、实验方法1.材料准备：从目标结构中采集混凝土样品，并记录其配合比、水灰比等关键参数。
2.试验装置：采用低温箱模拟冰冻环境，设置相应的控制参数。
3.试验设计：将样品置于低温箱中，连续降低温度至目标温度，持续一定时间。
观察样品的尺寸变化、裂缝情况等，并记录相应数据。
4.试验步骤：a.将混凝土样品在室温条件下放置一段时间，以达到稳定状态。
b.将样品置于低温箱中，设定温度为-20℃。
c.连续记录样品的长度、宽度、高度等尺寸数据，定时拍摄样品表面照片。
d.当样品的温度达到稳定且没有显著变化后，升温至室温，记录样品的辅助性能（如抗压强度）。
三、实验结果与分析1.尺寸变化：根据记录的尺寸数据，绘制混凝土样品在低温下的尺寸变化曲线。
根据数据分析可得出结论：在低温下，混凝土样品普遍存在收缩现象，但有些样品收缩量较小，表现出较好的抗冻性能。
2.裂缝情况：观察样品表面照片，对比初次放入低温箱和结束后的情况。
根据观察结果，记录裂缝的数量、长度、宽度等参数，并进行统计与分析。
结果显示，部分样品出现了不同程度的表面裂缝，且裂缝长度与宽度呈正相关，这表明样品耐寒能力较差。
3.辅助性能：在样品回温至室温后，进行抗压强度测试，并与抗冻前的数据进行对比。
结果表明，样品的抗压强度整体上有所降低，但降幅较小，说明样品具有一定的冻融稳定性。
四、结论根据以上实验结果与分析，可以得出如下结论：1.样品的抗冻性能存在差异，部分样品表现出较好的抗冻性能，而部分样品的耐寒能力较差。
2.在低温环境中，混凝土样品普遍存在收缩现象，但收缩量较小的样品展现出较好的抗冻性能。
3.部分样品在低温环境中出现表面裂缝，且裂缝长度与宽度呈正相关，这表明样品的耐寒能力较差。
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收稿日期:1999-04-02;修订日期:1999-06-14基金项目:国家/九五0重点攻关项目/重点工程混凝土安全性研究0子课题作者简介:曹建国(1953~),浙江人,中国水利水电科学研究院高级工程师.
文章编号:1007-9629(1999)04-0292-06高强混凝土抗冻性的研究
曹建国, 李金玉, 林 莉, 田军涛,关遇时, 邓正刚, 李 芳, 王爱勤(中国水利水电科学研究院结构材料所,北京100038)
摘要:从宏观和微观两方面研究了C60,C80,C100高强混凝土的抗冻性.宏观研究表明,C60高强混凝土的抗冻性不能满足F300的要求,而C60引气高强混凝土的抗冻性能却很好,快冻可达F1200以上.C80,C100高强混凝土具有非常高的抗冻性,快冻可达F1200以上,但高强混凝土经过一定冻融循环后,抗折强度会出现明显的降低.微观研究表明,当高强混凝土的气泡平均半径小于0.01cm左右时,混凝土将具有超抗冻的特性.C60高强混凝土在冻融过程中微孔结构的破坏主要是毛细孔的破坏,而C80,C100高强混凝土在冻融过程中,可能是非常细的毛细孔和较大凝胶孔的破坏.关键词:高强混凝土;抗冻性;抗折强度;毛细孔;凝胶孔中图分类号:TU528 文献标识码:A
1 试验1.1 研究项目研究项目包括:确定高强混凝土和引气高强混凝土的配合比;高强混凝土的抗冻性试验;高强混凝土冻融试验前后抗压强度、抗折强度、抗拉强度的测试;高强混凝土冻融前后饱和面干吸水率测定;高强混凝土气泡参数的测定;高强混凝土冻融前后微孔参数的测定.1.2 试验方法通过试拌和强度试验,确定高强混凝土和引气高强混凝土的配合比,试验方法按SD105)825水工混凝土试验规程6进行[1].高强混凝土的抗冻性试验采用快速冻融法,即混凝土中心的冻融
温度为(-17?2)bC~(8?2)bC;一个冻融循环时间3h左右.试件在冻融试验过程中均处于全浸泡水状态(亦即饱水状态).冻融试验结果采用动弹性模量和质量损失衡量.混凝土冻融试验在日本产MIT1682-1型全自动混凝土冻融试验机上进行.试件为10cm@10cm@40cm的棱柱体,试验方法均按SD105)825水工混凝土试验规程6进行.1.3 高强混凝土配合比高强混凝土配合比见表1,表中含量等均为质量分数.
2 试验结果及分析2.1 高强混凝土宏观特性分析2.1.1 高强混凝土冻融试验结果及破坏形态C60高强混凝土冻融试验结果见表2.C60引气高强混凝土(C60AEA)及C80,C100高强混凝土冻融试验结果见表3.
第2卷第4期1999年12月建 筑 材 料 学 报JOURNALOFBUILDINGMATERIALS Vol.2,No.4Dec.,1999表1 不同品种不同等级高强混凝土的配合比Table1 Mixratioofhigh-strengthconcreteofdifferentkindsandgrades
SpecimenUnitmass/(kg#m-3)CementWaterSilicafumeMinefumeWater-binderratiow/%1)AEAWater-reducingagent
Aircontent/%Slump/cmfc,28d
/MPa
C605001300.261.41.59.065.9C60AEA5001300.260.0021.44.310.057.2C8050015340500.261.80.710.088.1C100-Ñ500120500.221.60.710.0105.2C100-Ò500120500.221.80.710.0101.4 1)ThemassfractionsofAEAandwater-reducingagentarebasedonthemassofbinder.
表2 C60高强混凝土冻融试验结果Table2 Freezing-thawingtestresultsofhigh-strengthconcreteofC60
Relativedynamicmodulusofelasticity/%Rateofmassloss/%
Numberoffreezing-thawingcycle255010012515020025030033098.3098.3-0.198.3-0.1398.3-0.1397.9-0.1996.2-0.1995.5-0.26
CrackonspecimenCrackon
specimen
表3 C60AEA,C80,C100高强混凝土冻融试验结果Table3 Freezing-thawingtestresultsofhigh-strengthconcreteofC60AEA,C80,C100
SpecimenRelativedynamicmodulusofelasticity/%Rateofmassloss/%
Numberoffreezing-thawingcycle2510020040060080010001200
C60AEA97.2097.7097.40.0397.30.1097.00.2796.50.4595.50.5292.60.61
C8098.3098.3098.2096.3-0.0195.70.0496.90.0696.40.0792.70.07
C100-Ñ98.8098.7098.5098.4095.5097.9097.4096.90
C100-Ò98.2098.1098.1098.1098.2098.1098.2098.20
从表2及表3中可以看出:1.C60高强混凝土的抗冻融能力没有达到F300,也即C60并非是高抗冻混凝土.2.在C60的基础上,掺用优质引气剂配制成的C60引气混凝土,具有非常高的超常抗冻性,经1200次快速冻融循环,相对动弹性模量仍为92.6%,由此说明,在高强混凝土的基础上掺用引气剂可以配制出高强超抗冻的混凝土.这种高强引气混凝土将比普通的高强混凝土具有更好的耐久性.原因是C60引气高强混凝土掺有优质引气剂,在混凝土中存在很微小的气泡,可限制裂缝的发展,这与普通引气混凝土抗冻机理相似.3.高强混凝土冻融破坏的形态与普通混凝土有很大区别.普通混凝土与引气混凝土在冻融过程中相对动弹性模量及质量损失率都随着冻融次数的增加而逐步降低,当相对动弹性模量小于60%或质量损失率大于5%时,则表示混凝土冻坏.这时试件外观有剥落,但仍为一整体.而C60高强混凝土在冻融过程中达250次,相对动弹性模量仅下降5%,质量损失为负增长,试件表面无损坏,但达270~330次循环中,试件相继发生裂缝,裂缝在试件中部为横向裂缝,在长度方向把试件
293 第4期曹建国等:高强混凝土抗冻性的研究 分为两截,即高强混凝土的冻融破坏形态是裂缝断裂破坏.试验证明:C60高强混凝土的冻融破坏是突发性的,经初步分析,试件在正负温度交替中产生微裂缝并发展,正是这些微裂缝的存在,使试件在冻融过程中质量略有增加,而当混凝土强度不能抵御温度应力作用时,裂缝迅速扩展最终导致混凝土的破坏,这时的相对动弹性模量也突然下降.因此,这种破坏形态与普通混凝土有所不同.4.C80,C100高强混凝土具有超常的抗冻性,经快速冻融1200次循环后,其相对动弹性模量都在90%以上,质量损失率不大或没有变化,试件表面无剥落现象.由此可以看出,当高强混凝土达C80以上时,可达到超抗冻的要求.采用低水灰比和掺加高效减水剂配制的高强混凝土(大于C80),同样可以具备非常高的抗冻能力.2.1.2 高强混凝土冻融过程中强度、吸水率试验结果分析高强混凝土在冻融试验过程中强度、吸水率测试结果见表4.表4 高强混凝土冻融前后强度及吸水率试验结果Table4 Testresultsofstrengthandwaterabsorptionrateofhigh-strengthconcrete,beforeandafterfreezingandthawingcycles
SpecimenNumberoffreezing-thawingcycleCompressivestrength/MPaBendingstrength/MPaCleavagestrength/MPaWaterabsorptionrateofsaturateddrysurface/%
C60027065.9(1)60.0(0.923)10.56(1)2.10(0.207)5.34(1)3.37(0.630)1.48(1)2.38(1.61)
C60AEA0120057.2(1)51.0(0.891)10.46(1)7.02(0.671)4.89(1)3.34(0.683)1.67(1)2.34(1.40)
C800120088.1(1)79.8(0.906)12.4(1)6.89(0.556)6.40(1)5.41(0.845)1.26(1)1.87(1.48)
C100-Ñ01200105.1(1)91.8(0.873)15.6(1)12.0(0.779)7.70(1)6.89(0.894)0.99(1)1.43(1.40)
C100-Ò01200101.4(1)76.3(0.752)15.3(1)8.87(0.580)8.10(1)6.26(0.773)0.74(1)0.99(1.34)
试验结果表明:1.随混凝土的冻融循环次数增加,混凝土的强度与未冻之前的强度相比均呈下降趋势,其中反映较敏感的是抗折强度.C60高强混凝土经270多次冻融循环后,其抗折强度仅为未冻前的20.7%,此时混凝土已经开始出现裂纹;C60引气高强混凝土经1200次冻融循环后,抗折强度也有明显下降,为未冻前的67.1%.C80,C100高强混凝土达1200次冻融循环时,混凝土的抗折强度仅余约53%~77%,平均为63.9%.随着冻融过程的发展,抗压强度同样呈下降趋势,虽然没有抗折强度下降幅度大,但也在10%~25%.而高强混凝土在冻融过程中动弹性模量的变化在没出现裂缝时一直较高,大都在90%以上,质量损失率很小或出现负增长,但抗折强度却发生了明显下降.因此高强混凝土冻融破坏的评定指标仅以相对动弹性模量和质量损失率来衡量是不够的,笔者认为,是否还应从试件在冻融过程中的抗折强度下降的程度来综合评定是今后尚需进一步研究的课题,特别是要结合工程的实际控制指标来综合考虑.2.无论是高强混凝土还是高强引气混凝土,它们的饱和面干吸水率均随着冻融过程的发展而增加.C60高强混凝土冻融破坏时,饱和面干吸水率增加了61%.C60引气、C80和C100混凝土经1200次冻融循环后虽未破坏,但吸水率也增加了30%~50%,由此说明,高强混凝土在冻融过程中密实度也是逐步降低的,这与抗折强度的降低是吻合的.