基于不同含氣量混凝土的孔結(jié)構(gòu)及抗凍性分析

【摘要】本文將引氣混凝土作為研究對象，使用壓汞法、氣孔分析法以及快速凍融法，測量了混凝土的孔結(jié)構(gòu)和抗凍性，然后根據(jù)測量結(jié)果分析了不同含氣量混凝土的孔結(jié)構(gòu)和抗凍性。目的是為了幫助施工人員制造出孔結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)、抗凍性強的混凝土。

【關(guān)鍵詞】含氣量；混凝土；孔結(jié)構(gòu)；抗凍性

我國東北、華北和西北地區(qū)的混凝土建造的建筑物經(jīng)常受到冰凍和融化作用，這種凍融循環(huán)會給混凝土造成一定的損害，使得混凝土的孔結(jié)構(gòu)發(fā)生劣化，總比孔容變大，混凝土的大孔變多，從而使混凝土的耐久性降低。如果混凝土的抗凍能力不夠，建筑物在很短時間內(nèi)就會出現(xiàn)程度不一的凍融破壞，影響建筑物的正常使用。研究表明，含氣量是影響混凝土孔結(jié)構(gòu)和抗凍性的重要因素。因此，對于不同含氣量混凝土的結(jié)構(gòu)和抗凍性分析是很有必要的。

1、實驗材料的準備

本實驗的原材料都是混凝土攪拌站實際生產(chǎn)用材料。其中，水泥選用的是亞泰水泥吉林公司所生產(chǎn)的P·O42.5普通硅酸鹽水泥，這種水泥的比表面積是385m2/kg，它的初凝時間是95分鐘，終凝時間是240分鐘，其他的各項性能都符合本實驗的標準要求。細骨料選用Ⅱ區(qū)、級配良好的江砂，這種江砂的細度模數(shù)是2.8，含泥量為1.5%，表觀密度為2650kg/m3。粗骨料選擇5-25mm的連續(xù)級配碎石，這種碎石的壓碎指標為5.4%。礦物摻合料是由礦粉和粉煤灰按照1：1的比例調(diào)和而成，礦粉選用了吉林東晟生產(chǎn)的S95級礦粉，粉煤灰選用了吉林市江南熱電廠生產(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰，這兩種材料的各項性能均滿足實驗要求。本實驗使用的外加劑是聚羧酸高效減水劑和引氣劑?；炷涟韬系乃疄橐玫叵滤?。

通過加入不同量的引氣劑來改變混凝土的含氣量，然后對不同含氣量混凝土的孔結(jié)構(gòu)和抗凍性進行分析。其中，分別作出四個對比組，第一組是不加入引氣劑，含氣量為0.9%的混凝土，第一組作為空白對照的基準組；第二組是加入0.3%引氣劑，含氣量為2.2%的混凝土；第三組是加入0.5%引氣劑，含氣量為3.8%的混凝土；第四組是加入0.8%引氣劑，含氣量為5.6%的混凝土。制造出的四組混凝土均有較好的流動性和粘聚性，沒有發(fā)生分層和離析，保水性也比較好[1]。

2、實驗方法分析

2.1不同含氣量混凝土的孔結(jié)構(gòu)分析的實驗方法

本實驗采用壓泵法和氣孔分析法來對混凝土進行孔結(jié)構(gòu)的分析。其中，壓泵法選用全自動壓泵儀進行，首先將混凝土的凈漿制作成試件，一天之后就拆膜，將其放在標準養(yǎng)護室里養(yǎng)護28天；養(yǎng)護結(jié)束之后，將試件的便面打磨干凈，敲成若干塊尺寸均勻的小塊，要保證小塊混凝土能夠放進測孔儀的樣品管內(nèi)；然后將小塊混凝土放到裝有無水乙醇的廣口瓶里，中止水化；在測試前，要將小塊混凝土放在烘箱中以90℃的溫度烘4-5個小時，冷卻之后放到膨脹計中進行密封，最后將膨脹計放入全自動壓泵儀中測試。

氣孔分析法選用硬化混凝土氣孔結(jié)構(gòu)分析儀來進行測試，首先要將養(yǎng)護好的混凝土切割成1cm3的試件，對試件進行打磨、拋光和清潔；然后噴涂上熒光劑，等到熒光劑干燥之后，將試件放入試驗臺進行測試；測試時，將水泥漿體的含量、測試的范圍和閾值等參數(shù)輸入到測試軟件中，使用模板標定尺寸之后，硬化混凝土氣孔結(jié)構(gòu)分析儀就會開始采集數(shù)據(jù)了。

2.2不同含氣量混凝土的抗凍性分析的實驗方法

對于混凝土的抗凍性分析采用混凝土自動凍融循環(huán)機，按照國家標準規(guī)定的快速凍融方法進行實驗。首先將混凝土制作成1cm×1cm×4cm的試件，每組三塊試件；然后將試件放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護24天，再在水中浸泡4天，接著將試件放入混凝土自動凍融循環(huán)機中進行快速凍融，試件凍融循環(huán)每隔25次做一次測量，使用動彈儀測量試件的動彈模量或者試件的橫向基頻，還要檢查試件的外部損傷和質(zhì)量損失。質(zhì)量損失率小于5%，相對動彈性模量大于60%時，試件可以承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)就表示混凝土的抗凍等級。

3、實驗結(jié)果分析

3.1不同含氣量混凝土的孔結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果

經(jīng)過儀器測量的結(jié)果可知，第四組與第一組相比，混凝土的氣孔孔徑減小了0.0027毫米，孔間距系數(shù)減小了0.023毫米，說明加入的引氣劑越多，混凝土的孔徑和孔間距系數(shù)越?。桓鶕?jù)混凝土的孔級劃分，小于20納米的是無害孔，20-50納米的是少害孔，50-200納米的是有害孔，200以上的是多害孔，隨著引氣劑加入量的增多，混凝土的無害孔和少害孔數(shù)量也隨之增多，有害孔和多害孔明顯減少，說明引氣劑為混凝土引入了均勻分布且穩(wěn)定的氣泡?？偟膩碚f，在同一個齡期下，混凝土的含氣量越高，混凝土凈漿的總孔體積、總孔面積、孔的比表面積、骨架密度和孔隙率也越大；在同一含氣量下，齡期越長，混凝土的總孔面積和比表面積越大，混凝土的總孔體積和骨架密度越小。

3.2不同含氣量混凝土的抗凍性分析的結(jié)果

經(jīng)過儀器測量的結(jié)果可知，后三組的凍融循環(huán)次數(shù)均高于第一組，說明了含氣量越高，混凝土的抗凍性越好，這是因為混凝土空隙中的水會在受凍時結(jié)冰，造成混凝土體積膨脹，膨脹時沒有結(jié)冰的水會向周圍的氣孔中遷移而出現(xiàn)膨脹壓力，膨脹壓力的大小是由水在遷移時產(chǎn)生的流動阻力所決定的。混凝土的含氣量越高，氣泡的間距系數(shù)越小，這樣水在受凍時遷移的流動阻力就越小，氣孔會起到一定的卸壓作用，因此，混凝土的含氣量越高，抗凍性越好，但是含氣量過高時，會影響混凝土的強度，所以提高混凝土的抗凍性時，要注意保持混凝土的含氣量在合適的范圍內(nèi)[2]。

結(jié)論：

綜上所述，不同含氣量混凝土的孔結(jié)構(gòu)和抗凍性有一定的區(qū)別。分析可得，通過實驗的結(jié)果分析，可以在混凝土的制造時加入適合劑量的引氣劑，保證混凝土的含氣量在合適的范圍內(nèi)，從而使混凝土具有合理的孔結(jié)構(gòu)和較高的抗凍能力。希望本文的研究可以幫助相關(guān)研究人員探究含氣量對混凝土孔結(jié)構(gòu)和抗凍性的分析提供參考。

參考文獻：

[1]王慶石，王起才，張凱，等.3℃下含氣量對混凝土強度、孔結(jié)構(gòu)及抗凍性的影響[J].硅酸鹽通報，2015，03：615-620.

[2]張凱，王起才，王慶石，等.含氣量對低溫養(yǎng)護下混凝土早期實際強度及抗凍性能的影響研究[J].硅酸鹽通報，2015，03：677-683.

作者簡介：

姜鴻哲（1991.12--）；性別：男，籍貫：吉林省吉林市人，學(xué)歷：?？?，畢業(yè)于吉林建筑大學(xué)；現(xiàn)有職稱：助理工程師；研究方向：混凝土。