水膠比和含氣量對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的影響

祁金瑞，王建國

水膠比和含氣量對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的影響

祁金瑞1，王建國2

（1.中交天津港灣工程研究院有限公司，天津300222；2.天津港航工程有限公司，天津300457）

為研究水膠比和含氣量對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的影響，采用快凍法分別測試了不同水膠比和含氣量的蒸養(yǎng)混凝土經(jīng)350次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率和相對動(dòng)彈模量，分析了質(zhì)量損失率與外觀變化的關(guān)系。研究結(jié)果表明，水膠比對蒸養(yǎng)混凝土的抗凍性影響較大，水膠比越大，抗凍性越差，質(zhì)量損失率越大，凍融前后的外觀變化越明顯；在低水膠比下，即使不摻加引氣劑，蒸養(yǎng)混凝土也具有較好的抗凍性。摻入適量引氣劑可以保證蒸養(yǎng)混凝土抗凍性良好，含氣量在3%~5%范圍內(nèi)時(shí)，含氣量的變化對蒸養(yǎng)混凝土的抗凍性影響不大。

水膠比；含氣量；蒸養(yǎng)混凝土；抗凍性

0 引言

混凝土抗凍性是海工混凝土服役性能的重要技術(shù)指標(biāo)，抗凍性不良輕則會導(dǎo)致構(gòu)件表皮脫落，重則會引起結(jié)構(gòu)失效，增加經(jīng)濟(jì)成本，因此混凝土抗凍性是我國北方寒冷地區(qū)混凝土耐久性能設(shè)計(jì)的首要技術(shù)難點(diǎn)[1-4]。蒸養(yǎng)工藝可快速提升混凝土早期強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，但同時(shí)會對混凝土的抗凍性具有負(fù)面影響[5-6]。目前大量研究表明，水膠比和含氣量對普通混凝土的抗凍性都具有較明顯的影響，但蒸養(yǎng)混凝土方面的學(xué)術(shù)報(bào)道多為摻合料對其抗凍性的影響研究[7-8]。基于上述現(xiàn)狀，本文通過改變混凝土的水膠比和含氣量，對蒸養(yǎng)后的混凝土進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)，分別研究水膠比和含氣量對其抗凍性的影響。

1 原材料

水泥：P.O 42.5水泥；摻合料：II級粉煤灰、S95礦渣粉、硅灰；細(xì)集料：河砂，中砂；粗集料：碎石，粒徑為5~25 mm，連續(xù)級配；減水劑：聚羧酸高性能減水劑，引氣劑為松香引氣劑；拌合水：飲用水。

2 試驗(yàn)

2.1 配合比

水膠比對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性影響的試驗(yàn)配合比如表1所示，水膠比分別為0.29、0.31、0.33和0.35。含氣量對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性影響的試驗(yàn)配合比如表2所示。

表1 不同水膠比的蒸養(yǎng)混凝土配合比Table 1Mixture ratio of different water-binder ratio steaming curing concrete

表2 不同含氣量的蒸養(yǎng)混凝土配合比Table 2Mixture ratio of different air content steaming curing concrete

2.2 蒸養(yǎng)制度

本試驗(yàn)所采用的混凝土蒸養(yǎng)制度如表3所示。

表3 混凝土蒸養(yǎng)制度Table 3Steam curing system of concrete

2.3 試驗(yàn)方法

參照J(rèn)TJ 270—1998《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行混凝土拌合成型，然后按表3中的制度蒸養(yǎng)并進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)，每經(jīng)歷50次凍融循環(huán)后，對試件分別進(jìn)行重量檢查和動(dòng)彈模量檢查，并進(jìn)行外觀評級，評級標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。經(jīng)過350次凍融循環(huán)或抗凍性出現(xiàn)不合格時(shí)試驗(yàn)結(jié)束，判定抗凍等級是否滿足F350。

表4 抗凍混凝土外觀評級標(biāo)準(zhǔn)Table 4Rating standard of frost resistance concrete appearance

3 結(jié)果與討論

3.1 水膠比對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的影響

表5為不同水膠比的蒸養(yǎng)混凝土在經(jīng)過350次凍融循環(huán)后的抗凍試驗(yàn)結(jié)果。從表5的結(jié)果中可看出，水膠比為0.29和0.31時(shí)，混凝土質(zhì)量損失率滿足不大于5%的標(biāo)準(zhǔn)要求，相對動(dòng)彈模量滿足不小于75%的標(biāo)準(zhǔn)要求，即抗凍等級滿足F350；水膠比為0.33和0.35時(shí)，抗凍等級不滿足F350。此外，隨著水膠比增大，經(jīng)過350次凍融循環(huán)試驗(yàn)后混凝土試件的外觀變化逐漸增大。這是因?yàn)樗z比越大，水泥漿數(shù)量越多，抗凍性不良導(dǎo)致水泥漿剝落的幾率越大。

表5 不同水膠比的蒸養(yǎng)混凝土抗凍性結(jié)果Table 5Antifreeze result of different water-binder ratio steaming curing concrete

圖1為水膠比與蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的關(guān)系。

圖1 水膠比與蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的關(guān)系Fig.1The relationship of water-binder ratio and frost resistance of steaming curing concrete

由圖1可看出，水膠比對蒸養(yǎng)混凝土的抗凍性影響較大，隨著水膠比降低，蒸養(yǎng)混凝土在經(jīng)歷350次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率逐漸降低，相對動(dòng)彈模量逐漸增大。即便不摻加引氣劑，水膠比在不大于0.31時(shí)，抗凍等級也能滿足F350，即在低水膠比的情況下，能保證蒸養(yǎng)混凝土具有良好的抗凍性。

3.2 含氣量對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的影響

表6為不同含氣量的蒸養(yǎng)混凝土在經(jīng)過350次凍融循環(huán)后的抗凍試驗(yàn)結(jié)果。從表6的結(jié)果中可看出，含氣量分別為3.2%、4.0%和5.2%時(shí)，抗凍等級均滿足F350。此外，隨著含氣量增大，經(jīng)過350次凍融循環(huán)試驗(yàn)后混凝土試件的外觀變化相差不大。

表6 不同含氣量的蒸養(yǎng)混凝土抗凍性試驗(yàn)結(jié)果Table 6Antifreeze test result of different air content steaming curing concrete

圖2為含氣量與蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的關(guān)系。由圖2可以看出，摻入一定量的引氣劑可保證蒸養(yǎng)混凝土的抗凍性良好，但隨著含氣量的變化，蒸養(yǎng)混凝土在經(jīng)歷350次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率和相對動(dòng)彈模量均變化不大。說明在3%~5%范圍內(nèi)，含氣量變化對蒸養(yǎng)混凝土的抗凍性影響不明顯。

圖2 含氣量與蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的關(guān)系Fig.2The relationship of air content and frost resistance of steaming curing concrete

4 結(jié)語

1）水膠比對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性的影響較大，隨著水膠比的增大，混凝土抗凍性逐漸變差，即質(zhì)量損失率逐漸增大，相對動(dòng)彈模量逐漸減小。在水膠比較低的情況下，即便不摻引氣劑，蒸養(yǎng)混凝土也能具備較好的抗凍性能。

2）含氣量在3%~5%的范圍內(nèi)時(shí)，蒸養(yǎng)混凝土的抗凍性較好，即摻入適量引氣劑可以保證蒸養(yǎng)混凝土的抗凍性。隨著含氣量的增大，蒸養(yǎng)混凝土的質(zhì)量損失率和相對動(dòng)彈模量變化幅度較小，說明在該范圍內(nèi)，含氣量變化對蒸養(yǎng)混凝土抗凍性影響不明顯。

3）蒸養(yǎng)混凝土在經(jīng)歷凍融循環(huán)前后的外觀變化與其質(zhì)量損失率有顯著對應(yīng)關(guān)系，質(zhì)量損失率越大，凍融前后的外觀變化越大。

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Effects of water-binder ratio and air content on the frost resistance of steaming curing concrete

QI Jin-rui1,WANG Jian-guo2
（1.CCCC Tianjin Port Engineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China; 2.Tianjin Port&Channel Engineering Co.,Ltd.,Tianjin 300457,China）

To study the effects of water-binder ratio and air content on the frost resistance of steam curing concrete,we tested the loss rates of quality and the relative dynamic modulus of different water-binder ratio and air content steam curing concrete after 350 cycles of rapid freeze-thaw test,and analyzed the relationship of the loss rate of quality and appearance changing.The results show that the influence of water-binder ratio on the frost resistance of steam curing concrete is bigger than the one of air content.When the water-binder ratio is higher,the frost resistance is poorer,the loss rate of quality is larger and the appearance changing after freeze-thaw test is more obvious.Under the low water-binder ratio,the steam curing concrete has good frost resistance character even without adding air entraining agent.Adding certain amount of air entraining agent can ensure that the frost resistance of steam curing concrete on a better level.When the gas content is in the range of 3%to 5%,the effect of the air content on the frost resistance of steam curing concrete is little.

water-binder ratio;air content;steam curing concrete;frost resistance

U654.18；U657.3

A

2095-7874（2017）08-0057-03

10.7640/zggwjs201708013

2017-04-17

2017-06-01

祁金瑞（1962—），男，天津市人，工程師，土木工程專業(yè)。E-mail：qijinrui916@163.com