大摻量引氣劑高性能混凝土在高寒干燥地區的抗凍性研究

蔡篤濤

(海南省公路管理局，海南 海口 570125)

1 原材料的選擇

水泥：新疆昌吉州屯河水泥廠的42.5 普通硅酸鹽水泥，細度為6.8%(80um)，密度3.2g/cm3，其化學成分見表1。

表1 水泥熟料的化學成分 %

粉煤灰：新疆瑪納斯電廠的II 級粉煤灰,細度為13.2%(45um)，密度為2.34g/cm3，其化學成分見表2。

表2 粉煤灰的化學成分 %

細骨料：石門子水庫工程現場砂石料場的天然砂。因原狀砂極細顆粒含量高，故將其經沖洗后，摻入2.8%的石粉，改善后的細骨料密度為2.61g/cm3,細度模數為2.91。

粗骨料：石門子水庫工程現場砂石料場的天然石料，密度為2.63 g/cm3。

減水劑：北京賽迪四洋有機化工廠生產的FE-C 緩凝型高效減水劑。

引氣劑：河北外加劑廠生產的DH9 引氣劑，屬皂類表面活性劑。

水：潔凈自來水。

2 實驗內容

本研究采用快凍法。在用混凝土攪拌機拌制完混凝土后,測量其含氣量,制成尺寸為100mmx100mmx400mm 的小梁試件。試件經標準養護28d,到達齡期前4d 將試件放在(20+-3)℃的水中浸泡,然后進行抗凍試驗,每天兩個凍融循環,經0，50，100，150，200，250，300 次凍融循環后分別測定其動彈性模量與重量損失率,根據共振頻率計算出混凝土耐久性指數DF,從宏觀上評價其抗凍性能。另外,混凝土強度試驗均按《普通混凝土力學性能試驗方法》測試,抗壓、劈拉強度試驗均采用150mm×150mm×150mm 試件。本文混凝土的抗滲性能試驗按《水工混凝土試驗規程》中的相關規定進行試驗。試模尺寸為上口內徑175 mm、下口內徑185mm、高150mm，試驗采用HS-40 型混凝土滲透儀。本試驗還按《水工碾壓混凝土試驗規程》對碾壓混凝土拌合物的工作度(VC 值,vibrat ing compacted value)進行試驗。

3 試驗結果

不同引氣劑摻量的試驗配合比見表3（表4）。

在南方溫暖地區抗凍要求不高,但在高寒地區,由于混凝土的抗凍需要,則須具體分析粉煤灰的摻量對混凝土抗凍性能的影響。為了檢驗混凝土的抗凍性,本文試驗了在大摻量引氣劑條件下不同粉煤灰摻量對混凝土抗凍耐久性的影響,試驗配合比見表5（表6、表7）。

4 結論

綜合對高寒干燥地區混凝土的抗凍耐久性能的研究,得出如下結論：

表3 不同含氣量的試驗配合比

表4 含氣量對混凝土抗凍性能的影響

表5 不同水膠比的試驗配合比

表6 粉煤灰摻量對混凝土抗凍性能的影響

表7 不同水膠比的試驗配合比

（1）由于碾壓混凝土沒有流動性,難以引氣,且西北干燥地區的砂石料含較多極細顆粒的黃土，所以為達到要求的含氣量,必需大幅度的增加引氣劑摻量;為保證高寒地區混凝土抗凍耐久性,含氣量應控制在4.5%～6.0%之間,可達到較好的抗凍效果。

（2）混凝土在高含氣量前提下,粉煤灰摻量宜控制在＜40%,強度可以達到要求;若其摻量＞50%，則抗凍等級急劇下降,強度也下降較大,另外,宜選用燒失量低的優質粉煤灰。

（3）從耐久性考慮,高寒地區的碾壓混凝土水膠比應控制在＜0.55。

（4）高含氣量的碾壓混凝土強度有所下降,當含氣量超過6%時,混凝土抗壓強度都將只有標準試樣的70%左右,對混凝土強度影響較大,故不宜摻過量的引氣劑,引氣劑DH9 的摻量不宜超過0.7%。

（5）在水膠比＜0.55,粉煤灰摻量＜50%的時候,大摻量引氣劑對混凝土抗滲性能影響不大。

綜合以上的試驗結果，得出提高高性能混凝土的抗凍耐久性可以采用以下兩種方法：一是大幅增加引氣劑的摻量,保持混凝土有一定的含氣量；二是降低水膠比。另外，隨著粉煤灰摻量增加，混凝土抗凍性能明顯會下降，特別是粉煤灰摻量＞40%以后,下降得更快,故摻粉煤灰的混凝土應適當增加含氣量,降低水膠比。

［1］劉曉黎，何金榮，等.龍首水電站碾壓混凝土拱壩材料特性研究[J].水力發電，2001（10）.

［2］H.Sommer.高性能混凝土的耐久性[M].馮乃謙,等，譯.北京：科學出版社，1998.

［3］李亞杰.建筑材料[M].北京：中國水利水電出版社，2001.