關(guān)于水泥受凍后強度恢復(fù)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(shè)計研究院有限責(zé)任公司（471039）

關(guān)于水泥受凍后強度恢復(fù)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(shè)計研究院有限責(zé)任公司（471039）

對負(fù)溫下水泥受凍后強度能否恢復(fù)進(jìn)行了研究，通過水泥受凍前的養(yǎng)護(hù)時間及負(fù)溫下受凍時間的關(guān)系，對受凍后水泥的強度能否恢復(fù)進(jìn)行了深入探討，結(jié)果表明水泥受凍后強度的恢復(fù)對受凍前的預(yù)養(yǎng)時間及受凍時間有著嚴(yán)格的要求。

自然變負(fù)溫；養(yǎng)護(hù)時間；受凍時間

負(fù)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(chǎn)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(fù)，目前，關(guān)于這方面的研究很少，所以研究負(fù)溫下受凍水泥石的強度恢復(fù)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(chǎn)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(zhì)摻合料，它是一種天然火山灰沉積巖經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)不同時間后，放入-15℃的冰箱內(nèi)進(jìn)行不同時間的受凍，最后將受凍后的水泥石放在自然變負(fù)溫環(huán)境或常溫下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[2]，看強度是否可以有效恢復(fù)。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果

水泥要想不被徹底凍壞受凍前需要進(jìn)行一定時間的養(yǎng)護(hù)，使其形成一定的早期結(jié)構(gòu)[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(jìn)行10 h的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),然后進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下不同預(yù)養(yǎng)時間水泥的強度與恒負(fù)溫不同預(yù)養(yǎng)時間下水泥的強度如圖1所示。

圖1 水泥石的強度恢復(fù)與其受凍時間的關(guān)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(fù)的效果越來越差。預(yù)養(yǎng)10 h，受凍6 d與10 d后水泥石的強度恢復(fù)效果可以，但是受凍15 d及20 d時水泥石的強度恢復(fù)就不理想了，說明受凍前預(yù)先養(yǎng)護(hù)10 h，水泥石強度能夠恢復(fù)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(fù)到正常水平。

對于預(yù)養(yǎng)時間6 h之內(nèi)受凍后的強度恢復(fù)情況，通過試驗得出以下結(jié)論:預(yù)養(yǎng)6 h之內(nèi)，隨著預(yù)養(yǎng)時間延長受凍后的恢復(fù)強度逐漸增加，隨著受凍時間延長其強度恢復(fù)的效果越來越差，預(yù)養(yǎng)4 h之前可以看到水泥石強度得不到有效恢復(fù)，預(yù)養(yǎng)時間達(dá)到4 h受凍時間減少到1 d時,水泥石強度可以有效恢復(fù),但是受凍時間延長到3 d及以上時強度得不到有效恢復(fù)，說明在水泥石形成一定早期結(jié)構(gòu)之前受凍，能使水泥石受凍后強度得以恢復(fù)的最小預(yù)養(yǎng)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(yù)養(yǎng)10 h受凍7 d恢復(fù)試驗的水泥石及標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的水泥石微觀結(jié)構(gòu)差別不大，無論是內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成還是礦物分布都及其相似，說明預(yù)養(yǎng)10 h受凍7 d的水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以有效恢復(fù),反觀預(yù)養(yǎng)2 h受凍3 d恢復(fù)試驗的水泥石，其內(nèi)部水化產(chǎn)物及礦物結(jié)構(gòu)不是特別清晰完整，內(nèi)部有較多的裂紋及孔洞存在，恢復(fù)效果較差，這從微觀上說明了受凍后強度的有效恢復(fù)對受凍前的養(yǎng)護(hù)時間及受凍時間有嚴(yán)格的要求。

圖2 預(yù)養(yǎng)2 h受凍3 d后的恢復(fù)試驗

圖3 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的試驗

圖4 預(yù)養(yǎng)10 h受凍7 d后的恢復(fù)試驗

預(yù)養(yǎng)時間增加有利于其受凍后強度的恢復(fù)，主要是因為隨著預(yù)養(yǎng)時間延長其早期結(jié)構(gòu)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(fù)。受凍時間延長其受凍后強度恢復(fù)效果越來越差,也與其自身受凍破壞有關(guān)，受凍時間越長其自身結(jié)構(gòu)破壞越嚴(yán)重，越不利于自身強度恢復(fù)。強度能否恢復(fù)與其自身結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系[4]，如果仍具有一定結(jié)構(gòu)及微觀礦物沒有受到致命破壞，就有恢復(fù)的可能，如果結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重就很難恢復(fù)。

3 結(jié)論

1）受凍前養(yǎng)護(hù)時間低于6 h，水泥石沒達(dá)到抗凍臨界強度時，受凍后強度得以有效恢復(fù)的最短預(yù)養(yǎng)時間為4 h，此時能夠保證受凍后水泥強度可以恢復(fù)的最長受凍時間是1 d。

2）當(dāng)預(yù)養(yǎng)時間達(dá)到6 h，水泥石形成一定結(jié)構(gòu)，具有一定抗凍強度時，能夠使水泥強度得以恢復(fù)的最長受凍時間是10 d，超過這個時間強度不可恢復(fù)。

3）自然變負(fù)溫環(huán)境對受凍后水泥后期強度的恢復(fù)沒有不良影響。

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

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

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

友治,韓汪洋.硅質(zhì)摻合料在自然變負(fù)溫下對水泥強度的影響[J].

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