關于水泥受凍后強度恢復的研究

韓汪洋 朱雯 金樹寶 張倩 劉明亮 師華東 董魯閩

洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司（471039）

關于水泥受凍后強度恢復的研究

韓汪洋 朱雯 金樹寶 張倩 劉明亮 師華東 董魯閩

洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司（471039）

對負溫下水泥受凍后強度能否恢復進行了研究，通過水泥受凍前的養護時間及負溫下受凍時間的關系，對受凍后水泥的強度能否恢復進行了深入探討，結果表明水泥受凍后強度的恢復對受凍前的預養時間及受凍時間有著嚴格的要求。

自然變負溫；養護時間；受凍時間

負溫下不采取必要防凍措施混凝土很容易被凍壞[1]，強度損失非常大，會給政府造成大量的財產損失。在實際的工程施工中由于各種因素的制約及影響，冬季施工的混凝土難免會有一定程度的受凍，受凍的混凝土到底能不能使用，強度能否得以有效恢復，目前，關于這方面的研究很少，所以研究負溫下受凍水泥石的強度恢復對于冬季工程的施工具有重要意義。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

1.1.1 水泥

試驗采用的水泥為洛陽黃河同力水泥廠生產的同力42.5普通硅酸鹽水泥。

1.1.2 粉石英

試驗采用的粉石英為安徽天然硅質摻合料，它是一種天然火山灰沉積巖經過機械粉磨、篩分、分級而制成的，它的平均粒度為1.53 m，比表面積8 000 m2/kg，SiO2的含量在96.47%以上，比粉煤灰和礦粉具有更高的火山灰活性，是一種很好的礦物摻合料。

1.2 試驗方法

將水泥石標準養護不同時間后，放入-15℃的冰箱內進行不同時間的受凍，最后將受凍后的水泥石放在自然變負溫環境或常溫下進行養護[2]，看強度是否可以有效恢復。

2 試驗結果與分析

2.1 試驗結果

水泥要想不被徹底凍壞受凍前需要進行一定時間的養護，使其形成一定的早期結構[3]，具有一定的強度，這個強度成為抗凍臨界強度，一般水泥石形成這個強度的時間為6 h,所以我們在受凍前進行10 h的標準養護,然后進行不同時間的受凍試驗。試驗原料配比為水泥720 g、粉石英80 g、水180 g、減水劑6.4 g，標準養護下不同預養時間水泥的強度與恒負溫不同預養時間下水泥的強度如圖1所示。

圖1 水泥石的強度恢復與其受凍時間的關系

由圖1可以看出,隨著水泥石受凍時間的延長，水泥石強度恢復的效果越來越差。預養10 h，受凍6 d與10 d后水泥石的強度恢復效果可以，但是受凍15 d及20 d時水泥石的強度恢復就不理想了，說明受凍前預先養護10 h，水泥石強度能夠恢復的合理受凍時間是在10 d之前，受凍時間超過10 d水泥石強度不能恢復到正常水平。

對于預養時間6 h之內受凍后的強度恢復情況，通過試驗得出以下結論:預養6 h之內，隨著預養時間延長受凍后的恢復強度逐漸增加，隨著受凍時間延長其強度恢復的效果越來越差，預養4 h之前可以看到水泥石強度得不到有效恢復，預養時間達到4 h受凍時間減少到1 d時,水泥石強度可以有效恢復,但是受凍時間延長到3 d及以上時強度得不到有效恢復，說明在水泥石形成一定早期結構之前受凍，能使水泥石受凍后強度得以恢復的最小預養時間為4 h，受凍時間不能超過1 d。

2.2 分析

通過上面SEM圖可以看出:預養10 h受凍7 d恢復試驗的水泥石及標準養護的水泥石微觀結構差別不大，無論是內部結構組成還是礦物分布都及其相似，說明預養10 h受凍7 d的水泥石內部結構可以有效恢復,反觀預養2 h受凍3 d恢復試驗的水泥石，其內部水化產物及礦物結構不是特別清晰完整，內部有較多的裂紋及孔洞存在，恢復效果較差，這從微觀上說明了受凍后強度的有效恢復對受凍前的養護時間及受凍時間有嚴格的要求。

圖2 預養2 h受凍3 d后的恢復試驗

圖3 標準養護下的試驗

圖4 預養10 h受凍7 d后的恢復試驗

預養時間增加有利于其受凍后強度的恢復，主要是因為隨著預養時間延長其早期結構逐步形成，抗凍能力逐漸完善，受凍后自身的破壞較小，自然有助于其后期強度的恢復。受凍時間延長其受凍后強度恢復效果越來越差,也與其自身受凍破壞有關，受凍時間越長其自身結構破壞越嚴重，越不利于自身強度恢復。強度能否恢復與其自身結構有很大關系[4]，如果仍具有一定結構及微觀礦物沒有受到致命破壞，就有恢復的可能，如果結構破壞嚴重就很難恢復。

3 結論

1）受凍前養護時間低于6 h，水泥石沒達到抗凍臨界強度時，受凍后強度得以有效恢復的最短預養時間為4 h，此時能夠保證受凍后水泥強度可以恢復的最長受凍時間是1 d。

2）當預養時間達到6 h，水泥石形成一定結構，具有一定抗凍強度時，能夠使水泥強度得以恢復的最長受凍時間是10 d，超過這個時間強度不可恢復。

3）自然變負溫環境對受凍后水泥后期強度的恢復沒有不良影響。

[1]巴恒靜,楊英姿,馮奇.負溫混凝土抗凍性的研究[J].1000-4726(2002)10-0734-02.

[3]王迎飛.負溫高性能混凝土的制備與研究[D].武漢:武漢理工大學,2003.

[4]張大康,汪瀾.高性能水泥研究進展與評述[J].2006(12):7～15.

友治,韓汪洋.硅質摻合料在自然變負溫下對水泥強度的影響[J].

10.3963/j.cn.42-1783.TU.2011.05.002