寒冷地區(qū)結(jié)構(gòu)物用C40 砂巖碎石混凝土耐久性能研究

岳志才，陳陽(yáng)，王起龍，黃維蓉，孫志遠(yuǎn)，徐偉

（1.中交一公局第三工程有限公司，北京市 101100；2.重慶交通大學(xué)，重慶市 400074）

0 引言

改革開放以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正如火如荼地進(jìn)行，在建設(shè)過程中，能源和建筑材料減少的問題也日益凸顯，如何合理利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有資源同時(shí)保證工程質(zhì)量成為當(dāng)前眾多專家學(xué)者研究的主要課題之一［1-8］。公路建設(shè)尤其是公路橋梁的建設(shè)有大量的混凝土結(jié)構(gòu)，而砂石骨料是混凝土的主要組成材料，占混凝土體積的70%～80%，據(jù)估算，中國(guó)目前每年應(yīng)用于建筑上的砂石骨料為70多億噸［9-11］。由于高速公路外運(yùn)砂石骨料成本較高，就地取材可大大降低施工成本，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的破壞。砂巖作為一種天然巖石，是由巖石經(jīng)長(zhǎng)期的自然條件如風(fēng)化剝蝕、酸堿腐蝕等作用，逐漸分解為碎屑，成巖條件的不同導(dǎo)致砂巖的性能也各有差異，因此砂巖種類較多，不同巖性的砂巖表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)尤其是強(qiáng)度也千差萬(wàn)別［12］，因此有必要分別對(duì)不同地區(qū)砂巖碎石混凝土進(jìn)行研究。耐久性是混凝土在內(nèi)外因素長(zhǎng)期綜合作用下抵抗實(shí)際不利影響使混凝土在設(shè)計(jì)年限內(nèi)保持其原有的使用性能的能力。影響混凝土耐久性的主要因素有物理因素和化學(xué)因素，物理因素主要包括表面撞擊磨耗、惡劣環(huán)境高低溫的影響、混凝土孔隙內(nèi)某些中性鹽的結(jié)晶等；化學(xué)作用主要包括混凝土的碳化作用、鋼筋銹蝕、硫酸鹽腐蝕等引起的混凝土損傷破壞［13-14］。設(shè)計(jì)出耐久性良好的混凝土，保障混凝土使用壽命，具有巨大的工程意義和經(jīng)濟(jì)意義。對(duì)于青海地區(qū)，大部分環(huán)境屬于Ⅱ類環(huán)境，環(huán)境作用等級(jí)為C 級(jí)，并且青海省平均海拔3 000 m 以上，晝夜溫差大，冬季時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)混凝土的耐久性尤其是抗凍性和抗腐蝕性等性能要求更高，研究砂巖碎石在混凝土中的應(yīng)用尤其是研究砂巖碎石混凝土的耐久性具有重要意義。

1 試驗(yàn)材料與配合比

1.1 原材料

水泥采用普通硅酸鹽水泥（P.O 42.5），其主要物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示；粗骨料采用砂巖碎石和玄武巖碎石進(jìn)行對(duì)比研究，其中，砂巖母巖強(qiáng)度為142.1 MPa，吸水率為0.21，且不具有堿硅酸鹽活性，兩種碎石其他技術(shù)指標(biāo)如表2 所示；試驗(yàn)采用細(xì)度模數(shù)為2.80 的天然中砂作為細(xì)骨料；減水劑摻量為1.0%，使用減水率30%的聚羧酸高性能減水劑；水是飲用自來(lái)水。

表1 水泥的物理指標(biāo)

表2 粗集料技術(shù)指標(biāo)

1.2 配合比

本文利用砂巖碎石配制C40 混凝土，研究砂巖碎石在中等強(qiáng)度橋梁結(jié)構(gòu)混凝土中應(yīng)用的可行性，該混凝土用于青海加西公路項(xiàng)目結(jié)構(gòu)物，混凝土結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)使用壽命100 年，工程所在地屬于寒冷地區(qū)，為Ⅱ類凍融環(huán)境，環(huán)境作用等級(jí)為C 級(jí)，環(huán)境及其作用等級(jí)簡(jiǎn)寫為Ⅱ-C。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50476—2019）的規(guī)定，在Ⅱ-C 環(huán)境下，混凝土設(shè)計(jì)使用壽命為100 年時(shí)，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)至少應(yīng)達(dá)到C45。本文研究的C40 混凝土在設(shè)計(jì)時(shí)抗壓強(qiáng)度應(yīng)按C45 混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以保證混凝土具有足夠的耐久性和承載能力。

以同水膠比玄武巖碎石（加西公路混凝土用粗集料）混凝土作為對(duì)照組，用SY-TRS 表示砂巖碎石和天然砂配制的混凝土，用SY-JZS 表示砂巖碎石和機(jī)制砂配制的混凝土，用XWY-TRS 表示玄武巖和天然砂配制的混凝土，用單位立方米材料用量來(lái)表示混凝土配合比，設(shè)計(jì)的配合比如表3 所示。

表3 C40 混凝土配合比

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)《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/T 50082—2009），采用全自動(dòng)抗?jié)B儀測(cè)試混凝土滲水高度，從而評(píng)價(jià)其抗水滲透性；運(yùn)用電通量法測(cè)定混凝土中氯離子電通量，從而評(píng)價(jià)混凝土抗氯離子的滲透能力；采用混凝土碳化試驗(yàn)箱進(jìn)行碳化試驗(yàn)，通過碳化深度評(píng)價(jià)其抗碳化性能；采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)經(jīng)過全自動(dòng)混凝土抗硫酸鹽干濕循環(huán)90 次和120 次的試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)定，并計(jì)算抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)，從而評(píng)價(jià)其抗硫酸鹽侵蝕性能；采用慢 凍 法 進(jìn) 行 試 驗(yàn)，分 別 凍 融250 次、300 次、350 次 后測(cè)試其質(zhì)量損失和凍融循環(huán)后抗壓強(qiáng)度，以評(píng)價(jià)砂巖碎石混凝土的抗凍性。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 砂巖碎石混凝土抗水滲透性

在混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28 d 后對(duì)3 種配合比成型的混凝土試件做抗水滲透試驗(yàn)，先用逐級(jí)加壓法測(cè)試抗?jié)B等級(jí)，通過滲水高度的對(duì)比來(lái)評(píng)價(jià)3 種不同材料的混凝土抗?jié)B性能，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 抗水滲透性試驗(yàn)結(jié)果

由 表4 可 知：無(wú) 論 是SY-TRS、SY-JZS 還 是XWY-TRS，其抗?jié)B等級(jí)均已超過P30，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)文件的要求；滲水高度SY-TRS＜XWY-TRS＜SY-JZS；抗?jié)B性能SY-TRS＞XWY-TRS＞SY-JZS。

對(duì)于養(yǎng)護(hù)良好的混凝土來(lái)說(shuō)，硬化水泥漿體的滲透性不是影響混凝土滲透的主要原因［15］，研究發(fā)現(xiàn)砂巖碎石和玄武巖碎石的吸水率都很低，界面過渡區(qū)作為混凝土最薄弱區(qū)域，抗?jié)B性主要受到界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)的影響。本文研究的3 組混凝土水膠比、水泥、減水劑相同，工作性能一致，在對(duì)比時(shí)最大可能消除了這些因素的影響，集料特性成為影響界面過渡區(qū)進(jìn)而影響混凝土抗?jié)B性的主要因素，由文獻(xiàn)可知，集料大小影響著微觀結(jié)構(gòu)下集料周圍的水膠比，集料粒徑越大，其周圍的水膠比越大［16］。試驗(yàn)所用最大粒徑同為20 mm 的玄武巖碎石平均粒徑大于砂巖碎石平均粒徑，一部分水在大粒徑集料周圍聚集使XWY-TRS 集料周圍的水膠比大于SY-TRS，導(dǎo)致形成的界面過渡區(qū)空隙率相對(duì)偏大，結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松；對(duì)于粗集料同為砂巖碎石的SY-TRS 和SY-JZS，SY-JZS 滲水高度最大，這是由于SY-JZS 表觀密度最小，空隙率相對(duì)較大導(dǎo)致的。SY-JZS 空隙率相對(duì)較大可能是因?yàn)樯皫r硬度大，砂巖破碎成的機(jī)制砂多棱角，與砂巖碎石的填充不如天然砂密實(shí)，形成的混凝土空隙率相對(duì)較大，使SY-JZS 滲透大于SY-TRS，由于SY-TRS 水泥石結(jié)構(gòu)和界面過渡區(qū)較為密實(shí)，而SY-JZS 和XWY-TRS 有部分孔洞和微裂縫的存在，某些連通的孔洞形成通道，水在壓力作用下滲入混凝土中。

混凝土抗?jié)B性試驗(yàn)中3 種不同材料的混凝土試件密實(shí)，抗?jié)B性能良好，表明砂巖碎石在混凝土中的應(yīng)用可以配制出抗?jié)B性能良好的混凝土，滿足實(shí)際工程對(duì)抗?jié)B性能的要求。

2.2 砂巖碎石混凝土抗氯離子滲透性

氯離子通過混凝土的孔隙進(jìn)入混凝土內(nèi)部，當(dāng)其達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)引起混凝土內(nèi)部鋼筋和金屬預(yù)埋件的銹蝕，導(dǎo)致承載力降低，存在安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)氯離子滲透還會(huì)造成混凝土的開裂、剝落等［17-19］。氯離子在混凝土中移動(dòng)的方法有多種，包括滲透、擴(kuò)散、吸附、毛細(xì)作用等。在多種遷移方式中，擴(kuò)散、滲透和毛細(xì)作用是最主要的3 種遷移方式。本文采用電通量法測(cè)定混凝土中氯離子電通量，從而評(píng)價(jià)混凝土抗氯離子的滲透能力。分別在養(yǎng)護(hù)達(dá)到28 d 和56 d 時(shí)取出3 種材料成型的混凝土試件進(jìn)行抗氯離子滲透試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

表5 氯離子滲透試驗(yàn)結(jié)果

由表5 可知：

（1）3 種配合比的混凝土28 d、56 d 電通量均為SY-JZS＞XWY-TRS＞SY-TRS。抗氯離子滲透性能均為SY-TRS＞XWY-TRS＞SY-JZS。

（2）隨著齡期的增加電通量有所降低，即氯離子滲透能力降低，并且SY-TRS 降低最多。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是水泥的水化反應(yīng)是長(zhǎng)期反應(yīng)的過程，在28 d 時(shí)，還沒有得到完全、充分的反應(yīng)，部分區(qū)域比較薄弱，水泥石中的毛細(xì)管、混凝土中的孔徑、孔的連通性較為明顯等，氯離子電通量偏大；當(dāng)達(dá)到56 d 齡期，繼續(xù)進(jìn)行了一段時(shí)間的水化反應(yīng)，薄弱區(qū)域部分由此得到增強(qiáng)，部分毛細(xì)管扭曲或者被水化產(chǎn)物阻斷，孔隙被水化產(chǎn)物進(jìn)一步壓縮或填充，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)微裂縫等縮小，混凝土抗氯離子滲透能力得到增強(qiáng)；另外SY-TRS 混凝土表觀密度大，空隙率小，水泥進(jìn)一步反應(yīng)的水化產(chǎn)物一部分形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，另一部分對(duì)孔隙進(jìn)行填充，使得混凝土結(jié)構(gòu)致密，氯離子不易侵入，故SY-TRS 電通量下降最大。

有研究表明：普通混凝土的抗氯離子滲透性能與混凝土抗?jié)B性能存在一定的正相關(guān)趨勢(shì)［20］。綜合3 種不同材料混凝土的電通量，抗氯離子滲透能力SY-TRS＞XWY-TRS＞SY-JZS，由于集料粒徑影響到混凝土界面過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)，平均粒徑較大的XWY-TRS 相比SY-TRS 界面過渡區(qū)有微孔洞和裂縫產(chǎn)生，抗?jié)B透性相對(duì)較差，導(dǎo)致氯離子滲入相對(duì)容易；另外，砂巖碎石的粒形相對(duì)規(guī)則，與天然砂形成的混凝土結(jié)構(gòu)致密，空隙率較小，增加了抗氯離子滲透能力；砂巖機(jī)制砂比天然砂粗且多棱角，形成的砂巖碎石和砂巖機(jī)制砂混凝土表觀密度小，空隙率相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)較疏松。

根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10005—2010）的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，如表6 所示。

表6 混凝土電通量評(píng)價(jià)指標(biāo)（56 d 電通量）

綜合電通量試驗(yàn)結(jié)果和表6 分析得：SY-TRS、XWY-TRS 和SY-JZS 的56 d 電通量均小于1 200 C，滿足100 年的年限要求，這表明砂巖碎石配制的砂巖碎石混凝土具有良好的抗氯離子滲透能力。

2.3 砂巖碎石混凝土抗碳化性

混凝土的抗碳化能力作為混凝土耐久性的重要指標(biāo)，在評(píng)定外部環(huán)境條件尤其是空氣對(duì)混凝土的作用時(shí)具有關(guān)鍵性的意義。混凝土的過度碳化會(huì)對(duì)混凝土的耐久性和力學(xué)強(qiáng)度產(chǎn)生較大損傷；混凝土碳化是化學(xué)作用的結(jié)果，將導(dǎo)致水泥石中的水化產(chǎn)物分解等［21］。試驗(yàn)采用立方體試塊，測(cè)試分為3 d、7 d、14 d、28 d 共4 個(gè)齡期，每個(gè)配合比為4 組，每組3 個(gè)試塊。分別在3 d、7 d、14 d、28 d 從試驗(yàn)設(shè)備中取出待測(cè)試件在未密封面噴上酚酞溶液，在30 s 后用鋼直尺進(jìn)行測(cè)量，如圖1 所示，測(cè)量結(jié)果如表7 所示。

圖1 碳化深度測(cè)量

表7 混凝土碳化深度測(cè)定結(jié)果

由 表7 可 知：SY-TRS、SY-JZS 和XWY-TRS 在試驗(yàn)3 d、7 d 和14 d 均未碳化，在試驗(yàn)進(jìn)行到28 d 時(shí)，SY-TRS 仍 無(wú) 碳 化，SY-JZS 和XWY-TRS 出 現(xiàn) 輕 微的碳化，且碳化深度SY-JZS 較大。這是因?yàn)槭芗蠈?duì)混凝土結(jié)構(gòu)的影響，通過對(duì)混凝土界面過渡區(qū)和水泥石結(jié)構(gòu)的觀察，SY-TRS 結(jié)構(gòu)最為致密，SY-JZS相對(duì)SY-TRS 和XWY-TRS 較為疏松，在結(jié)構(gòu)致密程度上SY-TRS＞XWY-TRS＞SY-JZS；本文減水劑中適當(dāng)加入了一定量的引氣成分，引入空氣產(chǎn)生了一些均勻微小不連通的氣泡，混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)得到一定程度的優(yōu)化，一些連通的通道被微小氣泡隔斷，阻止了CO2的進(jìn)入，從而在試驗(yàn)進(jìn)行到28 d 時(shí)只出現(xiàn)很小的碳化或者沒有碳化的現(xiàn)象。

《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 193—2009）規(guī)定混凝土碳化性能等級(jí)劃分指標(biāo)如表8所示。

表8 混凝土碳化性能等級(jí)劃分

將表7 中碳化深度結(jié)果與表8 碳化性能等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：SY-TRS、SY-JZS 和XWY-TRS 都具有很好的抗碳化性能，并且抗碳化能力SY-TRS＞XWY-TRS＞SY-JZS；按照表8 混凝土碳化性能的等級(jí)劃分，SY-TRS 抗碳化性能評(píng)價(jià)等級(jí)為T-Ⅴ，SY-JZS 和XWY-TRS 抗碳化性能評(píng)價(jià)等級(jí)為T-Ⅳ，這表明砂巖碎石可以配制出抗碳化性能良好的普通混凝土來(lái)滿足工程的需要。

2.4 砂巖碎石混凝土抗硫酸鹽侵蝕性

針對(duì)硫酸鹽，以SO2-4計(jì)，當(dāng)硫酸鹽濃度較高時(shí)，容易與作為水泥石結(jié)構(gòu)主要組分之一的Ca（OH）2發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致水泥漿體的分解，引起混凝土的體積膨脹和開裂；混凝土空隙中結(jié)晶鹽的存在也是混凝土產(chǎn)生膨脹的原因之一；硫酸鹽從已破壞的混凝土位置持續(xù)摻入，引起混凝土更大程度的破壞，如此循環(huán)往復(fù)，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度漸漸喪失［22］。依照設(shè)計(jì)文件和混凝土耐久性評(píng)價(jià)指標(biāo)的要求，設(shè)計(jì)年限為100 年時(shí)，抗硫酸鹽侵蝕等級(jí)不低于KS120，本研究以KS120 為臨界等級(jí)，選用尺寸為100 mm×100 mm×100 mm 的立方體試塊，每個(gè)配合比選擇8 組試件，每組3 個(gè)，其中90 次和120 次干濕循環(huán)各兩組，同齡期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件各兩組，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 抗硫酸鹽腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

由圖2 可知：在相同條件下，隨著抗硫酸鹽侵蝕循環(huán)次數(shù)的增加，混凝土耐蝕系數(shù)都有所下降，其中90 次循環(huán)和120 次循環(huán)時(shí)SY-TRS 的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)最大，SY-JZS 的抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)最小，并且3組混凝土耐蝕系數(shù)均超過75%，滿足設(shè)計(jì)使用年限100 年的要求，抗硫酸鹽侵蝕評(píng)價(jià)等級(jí)大于KS120，在達(dá)到120 次循環(huán)次數(shù)時(shí)，SY-JZS 耐蝕系數(shù)下降最多，混凝土劣化明顯，SY-TRS 和XWY-TRS 都有不同程度的下降，整體上抗硫酸鹽侵蝕性能SY-TRS＞XWY-TRS＞SY-JZS。這是因?yàn)樘烊簧盎炷凛^砂巖機(jī)制砂混凝土更加密實(shí)，這些從水泥石和界面過渡區(qū)的微觀形貌可以看出，在宏觀上表現(xiàn)為天然砂混凝土具有更好的抗?jié)B透性能，進(jìn)入混凝土內(nèi)部的SO2-4一般以水等液體作為載體，良好的抗?jié)B性能使SO2-4不易進(jìn)入混凝土內(nèi)部與Ca（OH）2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；另外，SY-JZS 耐蝕系數(shù)下降迅速是因?yàn)樵赟O2-4反復(fù)多次作用下，混凝土表面漿體脫落、剝離，一部分滲透通道被打開，研究發(fā)現(xiàn)SY-JZS 的水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)性相對(duì)較差，微小孔洞和裂縫等比SY-TRS 和XWY-TRS 多，受集料級(jí)配、粒徑和粒形等的影響，在試驗(yàn)過程中SY-JZS 首先出現(xiàn)劣化，硫酸鹽溶液緩慢進(jìn)入混凝土內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鹽的結(jié)晶使體積膨脹，混凝土內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度，混凝土出現(xiàn)裂縫，在接下來(lái)的過程中迅速劣化。

綜合以上研究分析，砂巖碎石混凝土具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性能，天然砂混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能優(yōu)于砂巖機(jī)制砂混凝土，砂巖碎石和天然砂混凝土優(yōu)于玄武巖碎石和天然砂混凝土，并且3 種不同材料的混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能均可以滿足設(shè)計(jì)使用100 年的年限要求，但SY-JZS 抗硫酸鹽侵蝕性能相對(duì)于SY-TRS 和XWY-TRS 較差。

2.5 砂巖碎石混凝土抗凍性

混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和狀態(tài)下經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用，能保持外觀完整性的能力［23］?；炷恋膬鋈趯?shí)際上是在飽和狀態(tài)時(shí)，混凝土中的自由水在一定溫度條件下結(jié)冰與融化的過程，水結(jié)冰會(huì)使體積膨脹約9%，結(jié)了冰的水趨向于把未冰凍水推向其他空間流動(dòng)，形成靜水壓力［24］，體積膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力和靜水壓力導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，在凍融循環(huán)作用下，裂縫逐漸擴(kuò)展，當(dāng)應(yīng)力值大于混凝土抗拉強(qiáng)度，混凝土結(jié)構(gòu)將發(fā)生破壞，使耐久性能降低。本文在凍融試驗(yàn)循環(huán)250 次、300 次、350 次后取出混凝土試件，將試件表面擦拭干凈后稱取重量，然后對(duì)凍融后試塊做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，同時(shí)從養(yǎng)護(hù)室中取出相同齡期的試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，計(jì)算質(zhì)量損失率和強(qiáng)度損失率，試驗(yàn)結(jié)果見圖3、4。

圖3 質(zhì)量損失率

圖4 強(qiáng)度損失率

由圖3、4 可知：在凍融試驗(yàn)進(jìn)行到250 次循環(huán)時(shí)，試件性能下降明顯，質(zhì)量損失率SY-JZS＞SY-TRS=XWY-TRS，強(qiáng) 度 損 失 率 SY-JZS＞SY-TRS＞XWY-TRS，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，質(zhì)量損失率和強(qiáng)度損失率逐漸增大，但是在300 次循環(huán)到350 次循環(huán)的過程中，SY-JZS 質(zhì)量損失率增加相對(duì)較小，強(qiáng)度損失率增加最大；圖像中每段直線的斜率表示質(zhì)量損失的快慢，從圖中可以看出：在循環(huán)300次以后，SY-JZS 的質(zhì)量損失率增大較小，XWY-TRS比SY-TRS 質(zhì)量損失率大且損失更快，3 種不同材料混凝土強(qiáng)度損失率的變化趨勢(shì)基本一致，但強(qiáng)度損失速率SY-JZS＞XWY-TRS＞SY-TRS，在凍融循環(huán)達(dá)到350 次時(shí)，質(zhì)量損失率均未超過5%，強(qiáng)度損失率均未超過25%。

綜上所述，該砂巖碎石制備出的混凝土滿足設(shè)計(jì)文件和規(guī)范對(duì)Ⅱ類環(huán)境中混凝土抗凍性的要求，且抗凍性能SY-TRS＞XWY-TRS＞SY-JZS，分析原因，一方面是因?yàn)槲催_(dá)到飽和狀態(tài)的混凝土不易因?yàn)楸鶅霭l(fā)生破壞，3 種不同材料的混凝土都具有良好的抗?jié)B性能，一般條件下不易達(dá)到飽和狀態(tài)，不易產(chǎn)生冰凍破壞，通過抗?jié)B試驗(yàn)和前文對(duì)3 組混凝土水泥石結(jié)構(gòu)的觀察發(fā)現(xiàn)，SY-TRS 的抗?jié)B性最好且水泥石結(jié)構(gòu)最致密，XWY-TRS 次之，外部水不易侵入，使混凝土不易達(dá)到飽和狀態(tài)，從而SY-TRS 抗凍性最好，SY-JZS 相對(duì)較差；配合比設(shè)計(jì)過程中在減水劑中適量添加的一部分引氣成分，引入了一些封閉的氣泡，在一定程度上優(yōu)化了混凝土中的孔結(jié)構(gòu)，封閉氣泡為被推擠的未冰凍水提供了空間，緩解了水在水泥石中的遷移產(chǎn)生的靜水壓力，優(yōu)化了3 種不同材料混凝土的抗凍性能；凍融循環(huán)在300 次到350 次過程中SY-JZS 質(zhì)量損失率增大緩慢，是因?yàn)榉磸?fù)的凍融循環(huán)使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定的破壞，試驗(yàn)儀器中的溶液滲入試件中，混凝土內(nèi)部含水量增加，混凝土質(zhì)量增加，從而使質(zhì)量損失率增大變慢。利用該砂巖可以配制出滿足抗凍性能的C40 混凝土，但SY-JZS抗凍性能相對(duì)較差。

3 結(jié)論

（1）砂巖碎石C40 混凝土和玄武巖碎石C40 混凝土很密實(shí)，抗?jié)B等級(jí)很高，且均已超過P30，完全滿足工程項(xiàng)目對(duì)抗?jié)B等級(jí)的要求；對(duì)比3 種不同骨料的混凝土滲水高度，可以發(fā)現(xiàn)砂巖碎石與天然砂配制的混凝土抗?jié)B水能力更好。

（2）對(duì)比3 種不同材料混凝土的56 d 抗氯離子滲透試驗(yàn)的電通量，砂巖碎石與機(jī)制砂配制的混凝土電通量高于玄武巖碎石與天然砂配制的混凝土約5.8%，砂巖碎石與天然砂配制的混凝土電通量比玄武巖碎石與天然砂配制的混凝土低27.7%；3 組混凝土電通量均小于1 200 C，滿足設(shè)計(jì)使用年限100 年的指標(biāo)要求，且砂巖碎石與天然砂配制的混凝土抗氯離子滲透能力最好。

（3）3 種不同骨料混凝土28 d 碳化深度均不明顯，都具有良好的抗碳化性能，其中砂巖碎石與機(jī)制砂配制的混凝土的碳化深度最大，為2 mm，砂巖碎石與天然砂配制的混凝土抗碳化性能評(píng)價(jià)等級(jí)為T-Ⅴ，砂巖碎石與機(jī)制砂配制的混凝土和玄武巖碎石與天然砂配制的混凝土評(píng)價(jià)等級(jí)都為T-Ⅳ。

（4）3 種不同骨料混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能評(píng)價(jià)等級(jí)均大于KS120，滿足工程設(shè)計(jì)使用年限100 年的要求，且砂巖碎石與天然砂配制的混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能最好。

（5）砂巖碎石制備出的混凝土滿足設(shè)計(jì)文件和規(guī)范對(duì)Ⅱ類環(huán)境中混凝土抗凍性的要求，但砂巖—機(jī)制砂混凝土的抗凍性能相對(duì)較差。