水工混凝土抗凍試驗(yàn)的養(yǎng)護(hù)齡期研究

張 濤

（山東新匯建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 東營(yíng) 257000）

混凝土的抗凍性是混凝土耐久性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接影響混凝土的使用壽命。我國北方地區(qū)，混凝土建筑物經(jīng)常受到凍融剝蝕的破壞，所以對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性檢測(cè)顯得尤為重要。

針對(duì)不同行業(yè)的特點(diǎn)，各部門對(duì)混凝土抗凍性能試驗(yàn)制定的標(biāo)準(zhǔn)也不同，其中對(duì)養(yǎng)護(hù)齡期的規(guī)定就有28 d、90 d的差別?！端せ炷猎囼?yàn)規(guī)程》（SL352-2006）規(guī)定混凝土養(yǎng)護(hù)齡期為90 d，而《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50082-2009）、《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 270-1998）規(guī)定的養(yǎng)護(hù)齡期為28 d；因?yàn)槟壳敖^大多數(shù)工程項(xiàng)目的施工工期較短，即便是一個(gè)普通的配合比也要到施工原材料進(jìn)場(chǎng)后28 d才能出具，正常試驗(yàn)得出的抗凍配合比從時(shí)間上算無法滿足工程需要。本文對(duì)養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)混凝土抗凍性是否有影響，進(jìn)行了試驗(yàn)比較。

1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.1 原材料

1）水泥。采用山東鋁廠生產(chǎn)的山鋁牌42.5 MPa普通硅酸鹽水泥。

2）砂子。采用產(chǎn)地青州，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量2.1%的中砂。

3）石子。采用產(chǎn)地青州碎石，各項(xiàng)試驗(yàn)合格，規(guī)格5～31.5 mm，連續(xù)級(jí)配。

4）外加劑。采用東營(yíng)瑞源新型材料有限公司生產(chǎn)的引氣劑。各項(xiàng)指標(biāo)合格，引氣性能較好，摻量2.5%。

5）粉煤灰。采用勝利發(fā)電廠的粉煤灰，符合II級(jí)粉煤灰要求。

6）水。采用飲用自來水，各項(xiàng)指標(biāo)合格。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)按照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）的規(guī)定要求，采用工程中常用的C30、C35、C40三種強(qiáng)度等級(jí)的抗凍混凝土分別進(jìn)行養(yǎng)護(hù)齡期為28 d、90 d的凍融試驗(yàn)。試驗(yàn)?zāi)K尺寸為100 mm×100 mm×400 mm，試驗(yàn)中心溫度為8±2℃，最低溫度為-17±2℃，試件中心與表面的溫差＜28℃，一次循環(huán)歷時(shí)不超過4h，試驗(yàn)盒120mm×120 mm×500 mm橡皮盒。

1.3 配合比的設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)范及施工條件的要求，分別采用摻加粉煤灰與不摻粉煤灰2種形式。針對(duì)3種強(qiáng)度等級(jí)確定了6種配合比進(jìn)行試驗(yàn)，其中，C30混凝土按抗凍等級(jí)F200設(shè)計(jì)，C35、C40混凝土按抗凍等級(jí)F300設(shè)計(jì)。具體混凝土配合比見表1。

2 結(jié)果分析

2.1 混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可以看出，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下，隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)越來越?。粨?/p>

表1 混凝土配合比

表2 混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

加粉煤灰的混凝土早期強(qiáng)度偏低，后期對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度影響不大。

2.2 混凝土凍融試驗(yàn)結(jié)果

1）養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)混凝土重量損失率的影響。養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)不同配比下的混凝土重量損失率的影響如表3所示。

表3 重量損失率與養(yǎng)護(hù)齡期的關(guān)系 %

由表3可以看出，在相同的凍融次數(shù)下，養(yǎng)護(hù)齡期為28 d的混凝土比養(yǎng)護(hù)齡期為90 d的混凝土重量損失要高一些，但是最終抵抗凍融循環(huán)破壞次數(shù)相差不大，另外從工程實(shí)際出發(fā)，在其他條件不變的情況下，若采用混凝土28 d性能，工程偏于安全。

2）養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)混凝土相對(duì)動(dòng)彈性模量的影響。本次試驗(yàn)采用天津惠達(dá)實(shí)驗(yàn)儀器廠生產(chǎn)的DT-16型混凝土動(dòng)彈儀，檢測(cè)抗凍混凝土試件的相對(duì)動(dòng)彈性模量。養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)混凝土相對(duì)動(dòng)彈性模量的影響如表4所示。

表4 相對(duì)動(dòng)彈性模量與養(yǎng)護(hù)齡期的關(guān)系 %

由表4可以看出，不同試件不同養(yǎng)護(hù)齡期下相對(duì)動(dòng)彈性模量雖然有些波動(dòng)，但是其變化趨勢(shì)一致。相同凍融次數(shù)時(shí)，不同養(yǎng)護(hù)齡期的各試件相對(duì)動(dòng)彈性模量相差不大，且無明顯的規(guī)律可循。

2.3 氣泡結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土抗凍性影響

混凝土的抗?jié)B性與抗凍性有著密切的關(guān)系?；炷林袚饺胍龤鈩┖竽軌蚓鶆虻胤植?xì)馀荩瑥亩行У刈韪羲旨坝泻﹄x子進(jìn)入混凝土內(nèi)部，造成混凝土的損傷破壞。因此混凝土中氣泡的形狀和空間分布是影響混凝土抗凍性的重要因素。范沈撫通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)摻引氣劑的混凝土齡期對(duì)其抗凍性沒有明顯的影響，且引氣劑引入的氣泡結(jié)構(gòu)性質(zhì)不隨齡期的延長(zhǎng)而變化；洪定海通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)混凝土水灰比分別為 0.7、0.6、0.45時(shí)，其抗?jié)B性達(dá)到穩(wěn)定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間分別為90 d、28 d、7 d。

由于本次試驗(yàn)沒有考慮減水劑對(duì)混凝土抗凍性能的影響，而絕大多數(shù)普通抗凍混凝土通過摻加適量的減水劑將水灰比控制在0.45以下，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后，抗凍性能已比較穩(wěn)定。

3 建議

對(duì)于絕大多數(shù)的普通抗凍混凝土其水灰比小于0.45，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d時(shí)，混凝土的抗凍性能已比較穩(wěn)定，與90 d的混凝土抗凍性能相差不大。目前多數(shù)工程項(xiàng)目的施工工期較短，采用28 d的養(yǎng)護(hù)齡期可以縮短凍融試驗(yàn)的循環(huán)周期，提高工作效率。故建議，建設(shè)周期短的水利工程，混凝土抗凍標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期參照《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50082-2009）或《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 270-1998）采用28 d；大體積混凝土及建設(shè)周期較長(zhǎng)的項(xiàng)目仍依照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006），養(yǎng)護(hù)齡期采用90 d。