結(jié)構(gòu)混凝土抗凍試驗(yàn)研究

徐善杰候曉熙蓋 濤

（1.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000 2.安徽省水利工程病害防治工程技術(shù)研究中心蚌埠 233000 3.中城建六局集團(tuán)有限公司二公司 蚌埠 233000 4.中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司 合肥 230011）

結(jié)構(gòu)混凝土抗凍試驗(yàn)研究

徐善杰1，2候曉熙3蓋 濤4

（1.安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000 2.安徽省水利工程病害防治工程技術(shù)研究中心蚌埠 233000 3.中城建六局集團(tuán)有限公司二公司 蚌埠 233000 4.中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司 合肥 230011）

在寒冷地區(qū)混凝土的破壞多數(shù)與凍融作用或者凍融與鋼筋銹蝕的共同作用有關(guān)，在這些地區(qū)混凝土的抗凍性已成為混凝土耐久性的主要問題之一，在我國北方地區(qū)混凝土受凍融作用破壞的實(shí)例屢見不鮮。本文通過試驗(yàn)對混凝土的抗凍方法作了分析和研究。

混凝土 抗凍性能 凝結(jié)時(shí)間 凍融循環(huán)

1 前言

自20世紀(jì)90年代以來，重大建筑工程的耐久性問題開始引起國家和技術(shù)界的重視，并被列為國家重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，取得了一批成果。很多行業(yè)都制訂出本行業(yè)的混凝土抗凍試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如水利部發(fā)布的《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》、交通部發(fā)布的《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》，對混凝土的抗凍試驗(yàn)進(jìn)行了規(guī)定。不同的是，后者不但規(guī)定了如何對預(yù)留試塊（試件尺寸100mm×100mm×400mm）進(jìn)行抗凍試驗(yàn)，還規(guī)定了采用鉆芯法在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上鉆芯（試件尺寸直徑100mm×長度400mm）對結(jié)構(gòu)混凝土抗凍性進(jìn)行檢測。

目前，我國建設(shè)行業(yè)除采用預(yù)留試塊送檢的方式作為工程質(zhì)量控制資料以備驗(yàn)收外，逐漸重視實(shí)體工程質(zhì)量和質(zhì)量檢測，既要求有完備的施工過程中的質(zhì)量控制資料，還需要在工程竣工前對其實(shí)體質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證性的抽檢。但是往往工程預(yù)留試塊的抗凍結(jié)果滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，而從實(shí)體上鉆取的芯樣抗凍試驗(yàn)卻達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。為此，筆者進(jìn)行了初步分析和有針對性的研究試驗(yàn)。

2 兩種方式的抗凍性實(shí)驗(yàn)差異

一般認(rèn)為，對于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)成型的抗凍試件，《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》對成型的試模、振動(dòng)臺(tái)、搗棒、養(yǎng)護(hù)室的溫度和濕度、振動(dòng)時(shí)間或插搗技術(shù)都作出嚴(yán)格要求。顯然，對于從結(jié)構(gòu)上鉆取的芯樣，最理想的狀態(tài)才有可能達(dá)到上述狀態(tài)，這是兩種方式抗凍試驗(yàn)的第一個(gè)顯著差異。當(dāng)然，設(shè)計(jì)人員也考慮到實(shí)體結(jié)構(gòu)混凝土與預(yù)留試塊混凝土的差異，在確實(shí)混凝土抗凍等級時(shí)有一定的富裕度，即如果實(shí)體混凝土嚴(yán)格按配合比控制水灰比、水泥品種、引氣劑含量等，且按此預(yù)留的試塊抗凍試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求，那實(shí)際工程也能夠滿足使用要求。因此，筆者認(rèn)為《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》第8.6條規(guī)定的方法較好、也是有必要的，但是評價(jià)方式過于嚴(yán)格。

兩種方式抗凍試驗(yàn)的另一個(gè)顯著差異在于兩種試件表面的差異。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)成型的試件6個(gè)面均為完整的混凝土面，而現(xiàn)場取芯得到的試件除表面外均為切割開的混凝土剖面，粗集料、漿石界面均被切開，且漿石界面處可能因鉆頭的擾動(dòng)產(chǎn)生微裂紋。很顯然出現(xiàn)這種客觀存在的情況都對后面的凍融試驗(yàn)很不利，但是《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中并沒有考慮。

3 試驗(yàn)簡介與結(jié)果分析

水泥選用安徽省鳳陽縣生產(chǎn)的珍珠牌PO42.5水泥，細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間及抗壓抗折均滿足規(guī)范要求；細(xì)骨料選用安徽省明光市出產(chǎn)的砂子，細(xì)度模數(shù)2.61，級配合格，含泥量2.2%；粗骨料采用安徽省滁州市出產(chǎn)的石子，粒徑31.5mm，含泥量0.6%，表觀密度2700kg/m3，堆積密度1770kg/m3；引氣劑采用鎮(zhèn)江特密斯混凝土外加劑總公司生產(chǎn)的TMS引氣減水劑。混凝土配合比為：水泥∶水∶砂∶碎石∶引氣減水劑 =350∶154∶720∶1176∶10。

利用同一盤混凝土澆筑尺寸為300mm×400mm×500mm的大試件4個(gè)，同時(shí)預(yù)留100mm×100mm×400mm試件8組即24個(gè)，100mm×100mm×100mm的立方體試件4組即12個(gè)。在齡期7d時(shí)，在其中的4組預(yù)留試塊中鉆取直徑100mm×長度400mm的芯樣；在大試件中鉆取4組直徑100mm×長度400mm的芯樣。這樣，共形成12組抗凍試件：標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)留抗凍試塊4組，預(yù)留抗凍試塊鉆取芯樣4組，從結(jié)構(gòu)體中鉆取芯樣4組。立方體試塊用于測試凍融前后混凝土抗壓強(qiáng)度損失。所有試件制備好后均置于20℃±3℃水中飽水養(yǎng)護(hù)，至28d齡期時(shí)進(jìn)行抗凍試驗(yàn)，每凍融循環(huán)25次，測試質(zhì)量損失和動(dòng)彈性模量。檢測結(jié)果見表1。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：對于同批混凝土，標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留試塊的抗凍性能最好，從標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留試塊上鉆取芯樣的次之，從結(jié)構(gòu)上鉆取芯樣的最差。由于本試驗(yàn)中的“結(jié)構(gòu)”與預(yù)留的標(biāo)準(zhǔn)試件體積和成型條件相差不大，鉆出的芯樣沒有本質(zhì)上的差別，因此抗凍結(jié)果比較靠近，只是略差一些。

表1 抗凍試驗(yàn)結(jié)果匯總表

4 結(jié)語

結(jié)構(gòu)混凝土抗凍性能與標(biāo)準(zhǔn)試塊的差異客觀存在，也為多數(shù)研究人員認(rèn)同。但是目前的現(xiàn)場實(shí)體檢測工作往往依據(jù)《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中的方法進(jìn)行，得到相對偏小的結(jié)果，給工程處理帶來不好的影響。本試驗(yàn)研究成果在一定程度上反映了這個(gè)問題，弄清其機(jī)理需要通過觀察混凝土凍融過程中微觀結(jié)構(gòu)變化來實(shí)現(xiàn)