結構混凝土抗凍試驗研究

徐善杰候曉熙蓋 濤

（1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院 蚌埠 233000 2.安徽省水利工程病害防治工程技術研究中心蚌埠 233000 3.中城建六局集團有限公司二公司 蚌埠 233000 4.中鐵二十四局集團安徽工程有限公司 合肥 230011）

結構混凝土抗凍試驗研究

徐善杰1，2候曉熙3蓋 濤4

（1.安徽省·水利部淮委水利科學研究院 蚌埠 233000 2.安徽省水利工程病害防治工程技術研究中心蚌埠 233000 3.中城建六局集團有限公司二公司 蚌埠 233000 4.中鐵二十四局集團安徽工程有限公司 合肥 230011）

在寒冷地區(qū)混凝土的破壞多數與凍融作用或者凍融與鋼筋銹蝕的共同作用有關，在這些地區(qū)混凝土的抗凍性已成為混凝土耐久性的主要問題之一，在我國北方地區(qū)混凝土受凍融作用破壞的實例屢見不鮮。本文通過試驗對混凝土的抗凍方法作了分析和研究。

混凝土 抗凍性能 凝結時間 凍融循環(huán)

1 前言

自20世紀90年代以來，重大建筑工程的耐久性問題開始引起國家和技術界的重視，并被列為國家重點技術攻關項目，取得了一批成果。很多行業(yè)都制訂出本行業(yè)的混凝土抗凍試驗標準，如水利部發(fā)布的《水工混凝土試驗規(guī)程》、交通部發(fā)布的《水運工程混凝土試驗規(guī)程》，對混凝土的抗凍試驗進行了規(guī)定。不同的是，后者不但規(guī)定了如何對預留試塊（試件尺寸100mm×100mm×400mm）進行抗凍試驗，還規(guī)定了采用鉆芯法在結構或構件上鉆芯（試件尺寸直徑100mm×長度400mm）對結構混凝土抗凍性進行檢測。

目前，我國建設行業(yè)除采用預留試塊送檢的方式作為工程質量控制資料以備驗收外，逐漸重視實體工程質量和質量檢測，既要求有完備的施工過程中的質量控制資料，還需要在工程竣工前對其實體質量進行驗證性的抽檢。但是往往工程預留試塊的抗凍結果滿足設計和規(guī)范要求，而從實體上鉆取的芯樣抗凍試驗卻達不到設計要求。為此，筆者進行了初步分析和有針對性的研究試驗。

2 兩種方式的抗凍性實驗差異

一般認為，對于在實驗室內成型的抗凍試件，《水工混凝土試驗規(guī)程》對成型的試模、振動臺、搗棒、養(yǎng)護室的溫度和濕度、振動時間或插搗技術都作出嚴格要求。顯然，對于從結構上鉆取的芯樣，最理想的狀態(tài)才有可能達到上述狀態(tài)，這是兩種方式抗凍試驗的第一個顯著差異。當然，設計人員也考慮到實體結構混凝土與預留試塊混凝土的差異，在確實混凝土抗凍等級時有一定的富裕度，即如果實體混凝土嚴格按配合比控制水灰比、水泥品種、引氣劑含量等，且按此預留的試塊抗凍試驗滿足設計要求，那實際工程也能夠滿足使用要求。因此，筆者認為《水運工程混凝土試驗規(guī)程》第8.6條規(guī)定的方法較好、也是有必要的，但是評價方式過于嚴格。

兩種方式抗凍試驗的另一個顯著差異在于兩種試件表面的差異。實驗室內成型的試件6個面均為完整的混凝土面，而現場取芯得到的試件除表面外均為切割開的混凝土剖面，粗集料、漿石界面均被切開，且漿石界面處可能因鉆頭的擾動產生微裂紋。很顯然出現這種客觀存在的情況都對后面的凍融試驗很不利，但是《水運工程混凝土試驗規(guī)程》中并沒有考慮。

3 試驗簡介與結果分析

水泥選用安徽省鳳陽縣生產的珍珠牌PO42.5水泥，細度、凝結時間及抗壓抗折均滿足規(guī)范要求；細骨料選用安徽省明光市出產的砂子，細度模數2.61，級配合格，含泥量2.2%；粗骨料采用安徽省滁州市出產的石子，粒徑31.5mm，含泥量0.6%，表觀密度2700kg/m3，堆積密度1770kg/m3；引氣劑采用鎮(zhèn)江特密斯混凝土外加劑總公司生產的TMS引氣減水劑?；炷僚浜媳葹椋核唷盟蒙啊盟槭靡龤鉁p水劑 =350∶154∶720∶1176∶10。

利用同一盤混凝土澆筑尺寸為300mm×400mm×500mm的大試件4個，同時預留100mm×100mm×400mm試件8組即24個，100mm×100mm×100mm的立方體試件4組即12個。在齡期7d時，在其中的4組預留試塊中鉆取直徑100mm×長度400mm的芯樣；在大試件中鉆取4組直徑100mm×長度400mm的芯樣。這樣，共形成12組抗凍試件：標準的預留抗凍試塊4組，預留抗凍試塊鉆取芯樣4組，從結構體中鉆取芯樣4組。立方體試塊用于測試凍融前后混凝土抗壓強度損失。所有試件制備好后均置于20℃±3℃水中飽水養(yǎng)護，至28d齡期時進行抗凍試驗，每凍融循環(huán)25次，測試質量損失和動彈性模量。檢測結果見表1。

從實驗結果可以看出：對于同批混凝土，標準預留試塊的抗凍性能最好，從標準預留試塊上鉆取芯樣的次之，從結構上鉆取芯樣的最差。由于本試驗中的“結構”與預留的標準試件體積和成型條件相差不大，鉆出的芯樣沒有本質上的差別，因此抗凍結果比較靠近，只是略差一些。

表1 抗凍試驗結果匯總表

4 結語

結構混凝土抗凍性能與標準試塊的差異客觀存在，也為多數研究人員認同。但是目前的現場實體檢測工作往往依據《水運工程混凝土試驗規(guī)程》中的方法進行，得到相對偏小的結果，給工程處理帶來不好的影響。本試驗研究成果在一定程度上反映了這個問題，弄清其機理需要通過觀察混凝土凍融過程中微觀結構變化來實現