抗凍混凝土原材料控制

1、 抗凍混凝土原材料控制 混凝土的凍融破壞是我國(guó)建筑物老化病害的主要問(wèn)題之一， 是我國(guó)東北和西北嚴(yán)寒地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的主要病害 。尤其在東 北嚴(yán)寒地區(qū)，興建的水工混凝土建筑物，幾乎100%工程局部或 大面積遭受不同程度的凍融破壞， 這些地區(qū)較大的晝夜溫差， 導(dǎo) 致一些水工混凝土遭受頻繁的凍融循環(huán)作用， 大量水渠、 溢流壩 等水工混凝土工程建成幾年后，混凝土就被大面積凍壞、剝落， 嚴(yán)重影響了建筑工程的長(zhǎng)期使用和安全運(yùn)行 1 ?；炷辽a(chǎn)單 位在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，主要依據(jù)是現(xiàn)行的國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 而標(biāo)準(zhǔn)未強(qiáng)制要求的， 或標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確界定的問(wèn)題， 往往是人 們易于疏忽的問(wèn)題。 為此該文從混凝土原材料

2、控制中， 工程人員 易于疏忽的問(wèn)題進(jìn)行較為深入的梳理， 探討如何提高混凝土的抗 凍性。 1 原材料 1.1 水泥細(xì)度 水泥作為混凝土膠凝材料， 其質(zhì)量的好壞在很大程度上決定 了混凝土性能的優(yōu)劣。 為增強(qiáng)混凝土耐久性， 應(yīng)選用早期強(qiáng)度高、 抗凍性能好的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。 水泥進(jìn)廠檢測(cè)除常規(guī)的檢測(cè)復(fù)檢外，還應(yīng)關(guān)注水泥的細(xì)度， 水泥的細(xì)度是影響混凝土性能的關(guān)鍵因素。通常水泥的顆粒越 細(xì)，比表面積越大，早期的水化越快，早期強(qiáng)度越高。水泥細(xì)度 小，水化反應(yīng)平緩，混凝土后期強(qiáng)度高。從混凝土耐久性方面考 慮，我們?cè)谶x用水泥時(shí)，要更加注重后期強(qiáng)度增長(zhǎng)。研究表明在 干濕循環(huán)條件下， 水泥細(xì)度的提高，

3、混凝土動(dòng)彈性模量損傷程度 增加，造成混凝土結(jié)構(gòu)的提早裂化，降低混凝土抗?jié)B、抗凍性能 6-7 。鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) TB10424-2010 中明確 要求水泥比表面積在 300350 m2/kg之間。因此合理水泥細(xì)度 也是混凝土耐久性的有力保證。 1.2 粗骨料的空隙率及尺寸效應(yīng) 骨料在混凝土中約占 70% 80%，是組成混凝土的骨架，粗 骨料的最大粒徑、 顆粒級(jí)配、 形狀等對(duì)混凝土強(qiáng)度、 體積穩(wěn)定性、 耐久性等性能產(chǎn)生重要影響。 粗骨料的顆粒級(jí)配越好， 空隙率越 小，混凝土越密實(shí)，缺陷及裂縫出現(xiàn)的幾率越小，混凝土的抗凍 性能也就越佳。通常對(duì)于抗凍混凝土的空隙率控制在44%以下。 粗

4、骨料尺寸對(duì)混凝土的性能影響較大， 特別是高性能混凝土 更甚。國(guó)外有研究表明，對(duì)大多數(shù)巖石來(lái)說(shuō)，如果把最大粒徑減 小到1015 mm通常可以消除骨料的內(nèi)在缺陷。對(duì)高性能混凝 土，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定不超過(guò) 25 mm2-3 。國(guó)外一般認(rèn)為其最 大粒徑不宜超過(guò)10 mm但是當(dāng)碎石粒徑過(guò)小時(shí)，碎石的比表面 積增大， 混凝土砂率升高， 潤(rùn)濕碎石的水及包裹碎石的水泥漿增 多，這又會(huì)引起混凝土干縮變大，容易出現(xiàn)收縮裂縫。因此抗凍 混凝土的碎石粒徑不宜大于 25 mm4。 1.3 引氣劑氣泡參數(shù) 混凝土的抗凍性能與混凝土的孔結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系， 在混 凝土中孔是水存在的空間， 而引氣劑的氣泡性能參數(shù)直接影響使

5、用效果。 不同品種的引氣劑對(duì)混凝土孔結(jié)構(gòu)形成的影響是不同的， 因 而對(duì)混凝土強(qiáng)度、滲透性、耐久性等的影響也是不同的。在某種 意義上，孔的結(jié)構(gòu)和孔徑比孔隙率對(duì)混凝土宏觀性能的影響更重 要。吳中偉院士將混凝土孔徑分為 4級(jí)，即無(wú)害孔級(jí)（孔徑 2 000 m。可見氣泡平均半徑對(duì)混凝土的性能的影響是巨大的，對(duì) 混凝土的抗壓強(qiáng)度影響尤甚。工程實(shí)踐及理論研究表明 5 ，混 凝土生產(chǎn)中應(yīng)選擇氣泡泡經(jīng)在 20200 m且均勻穩(wěn)定的引氣 劑。 混凝土摻入引氣劑后， 混凝土的抗凍融耐久性得以改善， 除 要達(dá)到一定的含氣量外， 氣泡間隔系數(shù)是影響混凝土抗凍耐久性 的最重要因素。 在一定的含氣量下， 混凝土的抗凍性能

6、取決于氣 泡間隔系數(shù)和氣泡數(shù)量，氣泡間隔系數(shù)越小，氣泡數(shù)量越多，混 凝土的抗凍性能就越好。 1.4 纖維的使用 大量試驗(yàn)研究表明， 對(duì)有抗凍融要求的混凝土， 在不使用引 氣劑的條件下， 加入適量的纖維也能使混凝土具有優(yōu)良的抗凍融 性能。目前生產(chǎn)中使用的纖維主要有聚丙烯纖維、 聚丙烯晴纖維、 纖維素纖維及鋼纖維。 為保證纖維能均勻地分布于混凝土中， 纖 維長(zhǎng)徑比不應(yīng)大于 100，一般為 30 80。纖維的摻量一般為混凝 土體積率的0.5%2%混凝土中加入纖維后，能夠改善混凝土 的孔結(jié)構(gòu)，并且纖維均勻分散在混凝土中形成一種亂向支撐體 系。分散了混凝土的定向應(yīng)力， 阻止了混凝土原生裂縫發(fā)生和發(fā) 展，大大提高了混凝土抗?jié)B、抗裂、抗凍能力。 2 結(jié)論 （1）水泥的細(xì)度是影響混凝土性能的關(guān)鍵因素。水泥細(xì)度 的提高， 混凝土動(dòng)彈性模量損傷程度增加， 造成混凝土結(jié)構(gòu)的提 早裂化，降低混凝土抗?jié)B、抗凍性能。合理水泥細(xì)度也是混凝土 耐久性的有力保證。水泥的比表面積以不大于 350 m2/kg 為宜。 （ 2）骨料在混凝土中約占 70%80%，是組成混凝土的骨架， 對(duì)于抗凍混凝土的空隙率控制在 44%以下，粒徑不宜大于 25 mm。 （3）有抗凍融要求的混凝土，在不使用