道路混凝土微觀結(jié)構(gòu)與抗凍性影響機(jī)理研究*

郭寅川，翟超偉，李 鵬，申愛琴

(長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院，陜西 西安 710064)

0 引 言

道路混凝土在拌和過程中，為了保證其施工和易性，混凝土拌和用水通常多于水泥水化用水。道路混凝土中孔隙水在結(jié)冰過程中會(huì)產(chǎn)生體積膨脹與遷移，引起各種內(nèi)部壓力，當(dāng)壓力超過混凝土能承受的應(yīng)力時(shí)，混凝土?xí)a(chǎn)生細(xì)微裂紋。當(dāng)環(huán)境溫度升高，冰融化后應(yīng)力又得到緩解，細(xì)微裂紋因毛細(xì)現(xiàn)象而吸水飽滿，這樣交替應(yīng)力的反復(fù)作用最終使混凝土發(fā)生內(nèi)部疲勞損傷開裂和表面剝蝕等破壞[1]。在我國(guó)寒冷冰凍地區(qū)，幾乎100%的道路混凝土?xí)植炕蛘叽竺娣e的遭受不同程度的凍融破壞，此外這種破壞在長(zhǎng)江以北黃河以南的中部地區(qū)也廣泛存在。因此，從微觀層次對(duì)道路混凝土抗凍性進(jìn)行機(jī)理分析并采取必要防范措施至關(guān)重要。

道路混凝土的微觀結(jié)構(gòu)決定著其宏觀路用性能，在抗凍性方面也不例外，混凝土內(nèi)部不同尺度的孔結(jié)構(gòu)直接影響到宏觀抗凍性，進(jìn)而影響到水泥路面的使用壽命[2]?；炷潦且环N由水泥砂漿及粗骨料組成的多孔復(fù)合結(jié)構(gòu)，其氣孔結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)與抗凍性有著密切聯(lián)系。從抗凍角度來講，氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括氣孔含量，平均氣孔孔徑和氣孔間距；孔結(jié)構(gòu)參數(shù)則主要包括孔隙率，平均孔徑和孔級(jí)配[3]。國(guó)外研究人員對(duì)混凝土凍融破壞的研究始源于T.C.POWERS[4]，其對(duì)凍融破壞的機(jī)理進(jìn)行了研究，提出了相關(guān)假說，并逐漸認(rèn)識(shí)到了對(duì)微觀結(jié)構(gòu)研究的重要性。北美、歐洲、日本等16個(gè)國(guó)家指出寒冷地區(qū)的混凝土破壞主要是由于溫度變化導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)的破壞，從而致使混凝土宏觀性能的喪失[5]。E.VEJMELKOV等[6]指出在混凝土中摻加礦渣可提高微觀結(jié)構(gòu)的致密性，從而提高了混凝土的透氣和吸水性能。J.F.HUO等[7]研究了石灰石粉末和硅粉含量對(duì)道路混凝土抗凍性的影響。孫增智[8]研究了道路混凝土抗鹽凍性設(shè)計(jì)的影響因素。文獻(xiàn)[9-12] 研究了混凝土抗凍性試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)參數(shù)，并分別提出了評(píng)價(jià)指標(biāo)。ZHOU Yixia[13]研究了摻硅灰的道路混凝土的抗凍性。張士萍等[14]研究了孔結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土抗凍性的影響，證明混凝土抗凍性與孔結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。楊晨晨等[15]研究了摻纖維橡膠瀝青混凝土的抗凍性。目前的研究大都著眼于對(duì)不同道路混凝土的宏觀性能研究及評(píng)價(jià)方法的改善，對(duì)道路混凝土宏觀抗凍性性能劣化與微觀結(jié)構(gòu)變化之間關(guān)系的研究尚少，因而無法從本質(zhì)上揭示道路混凝土破壞的機(jī)理。

為了探討道路混凝土的微觀構(gòu)造與抗凍性之間的關(guān)系，通過不同途徑變化水灰比和摻入引氣劑，對(duì)不同水灰比和不同含氣量的道路混凝土進(jìn)行了宏觀抗凍性試驗(yàn)，借助課題組自主研發(fā)的基于數(shù)字圖像處理技術(shù)的scanning electron microscope- image pro-plus方法(簡(jiǎn)稱SEM-IPP)和壓汞試驗(yàn)法，對(duì)不同條件下的道路混凝土進(jìn)行了氣孔結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)測(cè)試和微觀形貌分析，深入研究了混凝土的微觀構(gòu)造與抗凍性之間的關(guān)系，并分析了抗凍性影響機(jī)理，從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)了道路混凝土抗凍性變化規(guī)律和影響機(jī)理，對(duì)改善道路混凝土抗凍性有重要指導(dǎo)意義。

1 試 驗(yàn)

1.1 原材料

水泥選用陜西耀縣秦嶺牌P.O 42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 水泥的技術(shù)性質(zhì)測(cè)試結(jié)果Table 1 Technical indicators of cement

細(xì)集料選用西安灞河中砂，細(xì)度模數(shù)為2.6。粗集料選用陜西涇陽石灰?guī)r碎石，表觀密度為2.82 g/cm3，最大粒徑為26.5 mm。試驗(yàn)用水采用西安市自來水，減水劑選用陜西西安恒升外加劑廠產(chǎn)HSG高效減水劑，減水率30%，最佳摻量0.8%～1.5%。引氣劑為江蘇南京產(chǎn)JM-200C型引氣劑，摻量0.5/10 000～0.8/10 000。

1.2 宏觀試驗(yàn)方法

道路水泥混凝土試件成型采用課題組前期配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，其中砂率為0.32，減水劑用量為1%，水灰比和單位用水量根據(jù)考察因素不同而不同，具體取值見表2?？箖鲈囼?yàn)參考JTG E 30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中快凍法進(jìn)行，宏觀抗凍性試驗(yàn)試件制備尺寸為100 mm×100 mm×400 mm，以相對(duì)動(dòng)彈模量和剝蝕量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究經(jīng)不同途徑改變水灰比和不同含氣量條件下道路混凝土抗凍性的變化規(guī)律。

表2 抗凍性試驗(yàn)方案Table 2 Test scheme for frost resistance

1.3 微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)試

微觀試驗(yàn)所用試樣均采用28 d齡期條件下不同水灰比和含氣量的道路混凝土試件制備而成。

氣孔結(jié)構(gòu)測(cè)試方法采用課題組自主研發(fā)的一種基于數(shù)字圖像分析與處理技術(shù)的新型測(cè)試方法SEM-IPP，該方法采用電子顯微鏡成像，觀察范圍及層次比氣孔參數(shù)測(cè)量顯微鏡大幅提高，同時(shí)采用Image Pro-plus 6.0軟件對(duì)SEM圖像處理，處理后圖像可獲取不同水灰比和含氣量條件下道路混凝土氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而更全面準(zhǔn)確的反映試件的微觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)。SEM-IPP試件取樣時(shí)首先采用切割機(jī)從規(guī)定齡期的道路混凝土試件上切割1 cm × 1 cm的試樣，然后經(jīng)邊緣打磨后形成0.5 cm × 0.5 cm的方形試樣。SEM-IPP測(cè)試方法流程如圖1，圖2為測(cè)試各階段試件處理圖。

圖1 SEM-IPP測(cè)試方法流程Fig. 1 Test method of SEM-IPP flow chart

圖2 SEM-IPP測(cè)試各階段處理圖Fig. 2 Processing chart of various stages of SEM-IPP

孔結(jié)構(gòu)各參數(shù)的測(cè)試采用壓汞法，試驗(yàn)儀器為Autoscan 60水銀壓汞儀。分別對(duì)不同水灰比和含氣量條件下的試樣進(jìn)行壓汞試驗(yàn)，取樣時(shí)首先采用切割機(jī)將試件粗略切為小塊試樣，然后通過砂紙將試樣打磨成圓球狀，并將打磨后試樣浸泡在酒精中使之停止水化，烘干后置于干燥小瓶。

同時(shí)借助掃描電鏡對(duì)不同水灰比(改變用水量)和不同含氣量的道路混凝土試件進(jìn)行微觀形貌觀測(cè)。

2 抗凍性試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同水灰比條件下試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1.1 用水量對(duì)抗凍性能的影響

不同水灰比(改變用水量)65 d齡期的道路混凝土的相對(duì)動(dòng)彈模量DF及剝蝕量Q試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同水灰比(改變用水量)試件抗凍性試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Frost resistance test of different water-cement ratio (change inconsumption of water)

注：表中的“xx次”均指凍融了“xx次”(下同)。

由表3可知，當(dāng)固定水泥用量為360 kg/m3時(shí)，用水量對(duì)道路混凝土抗凍性影響較大，當(dāng)相對(duì)動(dòng)彈模量降低到60%時(shí)，用水量為144 kg/m3的混凝土的凍融次數(shù)大于用水量為158 kg/m3的混凝土的凍融次數(shù)；在相同凍融次數(shù)下用水量為144 kg/m3的混凝土剝蝕量明顯低于用水量為158 kg/m3時(shí)的剝蝕量，且隨著凍融次數(shù)的增加，剝蝕量的差異越大。當(dāng)水灰比從0.44降低到0.40時(shí)，經(jīng)120次凍融相對(duì)動(dòng)彈模量提高15%，剝蝕量降低11%。

2.1.2 水泥用量對(duì)抗凍性能的影響

不同水灰比(改變水泥用量)道路混凝土28 d齡期的相對(duì)動(dòng)彈模量DF及剝蝕量Q試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 不同水灰比(改變水泥用量)試件抗凍性試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Frost resistance test of different water-cement ratio (change inconsumption of cement )

由表4可知，當(dāng)固定用水量為160 kg/m3時(shí)，道路混凝土的抗凍性隨水泥用量的增大有所提高。當(dāng)水灰比從0.44降至0.40時(shí)，經(jīng)過180次凍融循環(huán)作用的道路混凝土剝蝕量減少11%，相對(duì)動(dòng)彈模量增加14%。

2.2 不同含氣量條件下試驗(yàn)結(jié)果與分析

由2.1節(jié)水灰比的分析可知水灰比大的道路混凝土抗凍性較差，為了更直觀反映引氣劑對(duì)道路混凝土抗凍性的作用效果，試驗(yàn)選取了較高的水灰比0.44。試驗(yàn)結(jié)果如圖3。

圖3 含氣量對(duì)抗凍性的影響Fig. 3 Effect of gas content on frost resistance

由圖3可知，未摻引氣劑時(shí)，相對(duì)動(dòng)彈性模量隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而迅速減小，剝蝕量隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而迅速增大。摻入引氣劑后，道路混凝土的抗凍性得到改善，且隨著引氣劑摻入量的增加改善效果增強(qiáng)。這是由于在混凝土中摻入引氣劑，形成大量均勻、穩(wěn)定和封閉的微小氣孔，減緩由于內(nèi)部孔隙水結(jié)冰引起的凍脹壓力和滲透壓力，從而提高混凝土抵抗凍融破壞的能力。引氣劑摻量為1/10 000的道路混凝土相比不摻引氣劑的混凝土，含氣量增加3%，經(jīng)過180次凍融循環(huán)作用后其相對(duì)動(dòng)彈模量增加53%，剝蝕量減少35%。

對(duì)比表4、圖3可以看出，摻入引氣劑對(duì)抗凍性改善的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于減小水灰比對(duì)抗凍性改善的效果，改善效果約提高20%。

3 微觀試驗(yàn)結(jié)果與抗凍性機(jī)理分析

3.1 水灰比對(duì)微觀結(jié)構(gòu)及抗凍性影響

3.1.1 氣孔結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果與抗凍性機(jī)理分析

通過SEM-IPP方法測(cè)試不同水灰比條件下試件的各氣孔結(jié)構(gòu)，獲得各氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)見表5。

表5 不同水灰比條件下氣孔結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果Table 5 Test results of stomatal structure under different water-cement ratio

由表5可知，固定水泥用量為360 kg/m3時(shí)，隨著用水量的降低，混凝土內(nèi)部總氣孔率、氣孔的平均孔徑及氣孔間距分別下降30%、16%和22%；固定用水量為160 kg/m3時(shí)，隨著水泥用量的增加，混凝土內(nèi)部總氣孔率、平均孔徑及氣孔間距分別降低了19%、24%和20%。可見，當(dāng)水灰比從0.40增加至0.44時(shí)，各氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)均呈增大趨勢(shì)，且通過改變用水量增大水灰比時(shí)，氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)增大趨勢(shì)更為明顯。

結(jié)合表4可知，隨著混凝土內(nèi)部總氣孔率、氣孔平均孔徑及氣孔間距的增大，道路混凝土的抗凍性隨之降低。這一方面是由于低水灰比混凝土內(nèi)部可凍水較少，抗壓強(qiáng)度較大，有利于抵抗凍融破壞；另一方面低水灰比的平均孔徑及氣孔間距較小，較小孔徑中的水具有較低的冰點(diǎn)，同時(shí)氣孔間距越小，可大大縮短水遷移的行程，減小凍結(jié)區(qū)的壓力，從而提高抗凍性。

3.1.2 孔結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果與抗凍性機(jī)理分析

不同水灰比試件孔結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果見表6。

表6 不同水灰比條件下孔結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果Table 6 Pore structure test results under changing consumption of cement

由表6可知，當(dāng)水灰比從0.40增大至0.44時(shí)，混凝土的孔隙率、平均孔徑及50～100、100～200、>200 nm孔徑所占百分比均增大，且孔隙率、平均孔徑和>100 nm孔徑所占百分比增幅較為明顯，<50 nm孔徑所占百分比減小。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水灰比發(fā)生變化時(shí)，改變用水量較改變水泥用量測(cè)得的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)變化更為顯著，當(dāng)固定水泥用量為360 kg/m3，用水量從158 kg/m3下降至144 kg/m3時(shí)孔隙率降低34%，平均孔徑下降25%，<50nm孔所占百分比增大4%，50～100、100～200、>200 nm孔徑所占百分比分別降低2.5%、26%、44%。

結(jié)合表4可知，隨著孔隙率、平均孔徑及大孔比率的增大，混凝土的剝蝕量及動(dòng)彈模量損失率增加，當(dāng)孔隙率從0.25 cc/g增大到0.36 cc/g時(shí)，剝蝕量增大了13%，動(dòng)彈模量損失率增加8.7%。這是因?yàn)榭紫堵省⑵骄讖降脑龃笤鰪?qiáng)了各種通道的連通性，在溫度降低時(shí)更易結(jié)冰，同時(shí)大孔比率的增加使得孔徑分布不均勻，易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，由此會(huì)產(chǎn)生較大的壓力使混凝土的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)遭到破壞，降低道路混凝土的抗凍性。

在同等水灰比條件下，降低用水量要較提高水泥用量更有利于道路混凝土微觀結(jié)構(gòu)的改善，從而更有利于混凝土抗凍性的提高。這是因?yàn)楦咚嘤昧縿?shì)必會(huì)增大用水量，高用水量導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的孔隙率、大孔比率等增加，同時(shí)也增大了混凝土內(nèi)部孔通道的連通性，從而弱化了改善效果。

3.1.3 混凝土微觀形貌與抗凍性機(jī)理分析

不同水灰比試件(改變用水量)2 500倍SEM照片如圖4。

圖4 不同水灰比(改變用水量)試件放大2 500倍SEM照片F(xiàn)ig. 4 SEM of different water-cement ratio (change consumption of water，×2 500)

由圖4可知，當(dāng)水灰比為0.40時(shí)，混凝土內(nèi)部孔隙較小，漿體材料界面區(qū)的孔隙和裂縫不明顯，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)為一種連續(xù)密實(shí)結(jié)構(gòu)；當(dāng)水灰比增至0.44時(shí)，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)孔隙逐漸明顯，漿體材料界面區(qū)出現(xiàn)裂縫，各孔隙之間大多為聯(lián)通狀態(tài)?？梢婋S著用水量的增加，道路混凝土內(nèi)部孔隙逐漸增大，裂縫隨之?dāng)U展，增加了道路混凝土內(nèi)部孔隙聯(lián)通性，從而降低了其抗凍性。

3.2 含氣量對(duì)微觀結(jié)構(gòu)及抗凍性影響

3.2.1 氣孔結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果與抗凍性機(jī)理分析

通過SEM—IPP方法測(cè)試相同水灰比、不同引氣劑摻量條件下試件的各氣孔結(jié)構(gòu)，獲得各氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)數(shù)據(jù)見表7。由表7可知，隨著引氣劑摻量的增加，總氣孔率，氣孔個(gè)數(shù)逐漸增加，平均孔徑和氣孔間距先急劇降低，隨之趨于平穩(wěn)。當(dāng)引氣劑摻量從0增加到1/10 000時(shí)，總氣孔率和氣孔個(gè)數(shù)分別增加95%和142%，平均孔徑和氣孔間距分別下降44%和51%。不同含氣量條件下各氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)同180次凍融循環(huán)后抗凍性關(guān)系如圖5。

表7 不同引氣量條件下各氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 7 Test results of stomatal structure under different air entraining content

圖5 氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)同抗凍性關(guān)系Fig. 5 Relationship between stomatal structure parameters and frost resistance

由圖5可知，試件經(jīng)180次凍融循環(huán)后相對(duì)動(dòng)彈模量和剝蝕量與各氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)有很強(qiáng)的線性相關(guān)性。相對(duì)動(dòng)彈模量隨總氣孔率的增大而增大，隨平均孔徑和氣孔間距的增大而減小，且在平均孔徑較小時(shí)變化較為顯著，當(dāng)平均孔徑從0.023 mm增加到0.025 mm時(shí)，道路混凝土經(jīng)180次凍融循環(huán)后的相對(duì)動(dòng)彈模量降低12%。剝蝕量隨總氣孔率的增大而減小，隨平均孔徑和氣孔間距的增大而增大，且剝蝕量在總氣孔率和平均孔徑較小、氣孔間距較大時(shí)變化較為顯著，當(dāng)總氣孔率從0.024%增加到0.039%時(shí)，剝蝕量下降31%，當(dāng)平均孔徑從0.023 mm增加到0.025 mm時(shí)，剝蝕量增加7%，當(dāng)氣孔間距從0.265 mm增加到0.425 mm時(shí)，剝蝕量增加44%。

引氣劑的加入增加了總氣孔率，氣孔主要起到儲(chǔ)水的功能，在凍融過程中，結(jié)冰區(qū)的水會(huì)向氣孔中轉(zhuǎn)移，故在一定范圍內(nèi)，氣孔含量越高，混凝土的抗凍性越好。同時(shí)引氣劑的加入可明顯減小氣孔半徑，增加小孔數(shù)量，降低平均孔徑大小，使得氣孔分布的更加均勻，氣孔結(jié)構(gòu)得到改善，從而有力提高了道路混凝土的抗凍性。

3.2.2 孔結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果與抗凍性機(jī)理分析

相同水灰比，不同含氣量試件孔結(jié)構(gòu)測(cè)試結(jié)果見表8。由表8可知，隨引氣劑的增大孔隙率隨之增大而平均孔徑逐漸減小，<50 nm孔所占比例增大，其他孔徑孔所占比例均呈下降趨勢(shì)，且孔徑越大下降趨勢(shì)越為明顯。當(dāng)引氣劑摻量從0增加到1/10 000時(shí)，孔隙率增加20%，平均孔徑下降22%，<50 nm孔所占百分比增加25%，50～100、100～200、>200 nm孔所占百分比分別下降23%、39%、71%。不同含氣量條件下各孔結(jié)構(gòu)參數(shù)同180次凍融循環(huán)后抗凍性關(guān)系如圖6。

表8 不同含氣量試件的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)測(cè)試結(jié)果Table 8 Test results of pore structure under different air entraining content

圖6 孔結(jié)構(gòu)參數(shù)與抗凍性關(guān)系Fig. 6 Relationship between pore structure parameters and frost resistance

由圖6可知，試件經(jīng)180次凍融循環(huán)后的相對(duì)動(dòng)彈模量與孔隙率和平均孔徑有很強(qiáng)的線性相關(guān)性，試件剝蝕量與孔隙率、平均孔徑及不同孔徑孔所占百分比有較強(qiáng)相關(guān)性。隨著孔隙率的提高，180次凍融循環(huán)后的相對(duì)動(dòng)彈模量逐漸增加，剝蝕量先迅速減少后趨于平緩。隨著平均孔徑的增大，180次凍融循環(huán)后的相對(duì)動(dòng)彈模量逐漸減小，剝蝕量先緩慢增加后急速增長(zhǎng)。對(duì)比<50 nm孔所占百分比和>200 nm孔所占百分比與剝蝕量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，增大小孔所占比例可提高道路混凝土抗凍性。

綜上所述，引氣劑的加入使道路混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)得到改善，增大孔隙率，降低平均孔徑并使得孔結(jié)構(gòu)分布更加均勻，從而提高了道路混凝土的抗凍性，這一點(diǎn)與引氣劑摻量對(duì)氣孔結(jié)構(gòu)影響結(jié)論相同。

3.2.3 混凝土微觀形貌與抗凍性機(jī)理分析

不同含氣量試件2 000倍SEM照片如圖7。

圖7 不同含氣量試樣放大2000倍的SEM圖像Fig. 7 SEM of different air entraining content (×2 000)

由圖7可知，當(dāng)引氣劑摻量為0時(shí)，混凝土內(nèi)部孔隙較多，界面區(qū)孔隙孔徑和裂縫較大，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散，整個(gè)體系呈現(xiàn)一種非連續(xù)密實(shí)結(jié)構(gòu)；當(dāng)引氣劑摻量為0.5/10 000時(shí)，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到改善，孔隙逐漸減小，密實(shí)度逐漸提高，界面區(qū)裂縫也逐步減小，整個(gè)體系逐漸趨向連續(xù)密實(shí)結(jié)構(gòu)；當(dāng)引氣劑摻量達(dá)到1/10 000時(shí)，混凝土內(nèi)部大孔孔隙逐漸消失，密實(shí)程度進(jìn)一步提高，界面區(qū)裂縫逐漸難以識(shí)別，整體成為連續(xù)密實(shí)結(jié)構(gòu)?？梢婋S著引氣劑的摻入，混凝土內(nèi)部的大孔比例逐漸減少，小孔比例增多，界面區(qū)結(jié)構(gòu)密實(shí)度提高、裂縫減少，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到大幅的改善，抗凍性得以顯著提高。

4 結(jié) 論

1) 通過不同途徑降低水灰比均可減小氣孔間距和平均孔徑，縮短水分遷移行程，削弱凍結(jié)區(qū)壓力，從而改善道路混凝土抗凍性，且減少用水量對(duì)道路混凝土微觀結(jié)構(gòu)的改善效果較好。水灰比降低0.04，總氣孔率、平均氣孔孔徑和氣孔間距分別下降30%、16%和22%，孔隙率、平均孔徑和>50 nm孔所占百分比分別下降34%、25%和5%，<50 nm孔所占百分比增大4%，抗凍性提高15%。

2) 摻入引氣劑可顯著改善道路混凝土內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)，起到減小>100 nm孔所占比例、降低平均孔徑和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)密實(shí)度的作用，從而提高道路混凝土抗凍性。當(dāng)水灰比為0.44時(shí)，引氣劑為1/10 000，平均氣孔孔徑和氣孔間距分別下降44%和51%，平均孔徑和>100 nm孔所占百分比分別下降22%和44%，<50 nm孔所占百分比增加25%，抗凍性提高35%左右。

3) 道路混凝土抗凍性隨<50 nm孔所占百分比的增大而提高，隨平均孔徑、氣孔間距、50～100 nm孔所占百分比、100～200 nm孔所占百分比和>200 nm孔所占百分比的增大而減小。在孔級(jí)配分配中，孔徑越大的孔所占百分比越高對(duì)道路混凝土抗凍性越為不利。

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