淺談碼頭方塊抗凍性混凝土的試驗技術

王天文（中國鐵建港航局集團有限公司大連凌水灣項目部，遼寧 大連 116000）

淺談碼頭方塊抗凍性混凝土的試驗技術

王天文
（中國鐵建港航局集團有限公司大連凌水灣項目部，遼寧 大連 116000）

摘要：本文結合望海珍珠灣綜合開發建設項目碼頭工程的方塊施工，通過加入引氣劑來提高混凝土的抗凍性，通過混凝土凍融破壞的分析和實際施工情況，提出了抗凍性混凝土原材料的選擇和配合比的設計以及在施工管理方面控制的要點。

關鍵詞：抗凍性；引氣劑；混凝土

1　引言

在港工工程中，混凝土及其結構的耐久性已越來越受重視，特別是混凝土的抗凍性問題。大量的研究和實踐表明，加入引氣劑是提高混凝土抗凍性的主要手段，從而解決混凝土的抗凍融耐久性問題。結合望海珍珠灣綜合開發建設項目碼頭工程，我們對此工程施工過程中的現象進行分析，總結了混凝土原材料要求、配合比設計方法及施工過程中注意的事項。

2　混凝土凍融破壞的機理

混凝土在凍結溫度下，內部可凍水變成冰時，體積膨脹9%左右，冰在毛細孔中受到約束力而產生巨大壓力，另一方面過冷的水發生遷移，冰水、蒸汽壓造成滲透力，這兩種壓力共同作用時，當超過混凝土抗拉強度時則產生局部裂縫，或使混凝土內部微細裂縫擴展，當凍融循環左右時，這種破壞作用反復進行，使裂縫不斷擴展，相互貫通，最后造成混凝土破壞。

3　引氣劑影響抗凍性的原理

引氣劑是具有憎水性的表面活性物質，它可以明顯降低拌合水的表面張力，使混凝土內部產生大量微小、穩定、分布均勻而不連通的氣泡，當混凝土凍結產生膨脹壓力時，這些氣泡可以起緩解作用，從而減輕凍結破壞作用。另外，這些氣泡可以切斷混凝土毛細管通道，使外界水分不易侵入，減少水飽和程度、相應也減輕凍結破壞作用。

4　抗凍性混凝土的原材料選擇、配合比設計

4.1配合比設計原則。滿足設計、施工要求的情況下，盡量減少混凝土的單位水泥用量；采用高效減水劑和引氣劑；

4.2原材料的選擇。原材料根據工程實際情況和《水運工程混凝土施工規范》進行選擇。

4.2.1水泥?？箖鲂曰炷了盟嘁瞬捎闷胀ü杷猁}水泥和硅酸鹽水泥，另外，結構混凝土所用水泥的標號，不得低于425號，我們選用營口當地的天瑞P.O42.5的普通硅酸鹽水泥。

4.2.2集料。集料本身的抗凍性能會影響混凝土的整體抗凍性能，集料的抗凍性能主要取決于自身的抗壓強度、集料級配和含泥量等，另外，集料的種類對混凝土的抗凍性能也有較大影響。

（1）粗骨料。根據結構最小斷面尺寸和泵送管道內徑選擇合理的最大粒徑，盡可能選用較大的粒徑。實踐證明同質量的大粒徑可比小粒徑的碎石或卵石減少用水量，降低水泥用量。方塊混凝土的粗骨料采用的是20mm~40mm和5mm~25mm的石子二級配的組合，同時，抗凍性混凝土應嚴格控制粗骨料的含泥量。我們采用水洗過后的碎石。

（2）細骨料。細集料以采用級配良好的中粗砂為宜。實踐證明細度模數大的中砂比采用細度模數小的中砂可減少用水量，從降低水泥用量，以便在保證混凝土強度及流動度條件下，盡量節省水泥、降低成本。同時，由于是抗凍性混凝土，砂的含泥量和泥塊含量有嚴格的要求。

4.2.3外加劑

（1）引氣劑。引氣劑對提高混凝土的抗凍性具有重要作用。選用青島科力型號為PC-2Y的引氣劑。

（2）減水劑。減水劑能減少混凝土中必要的單位用水量，并能滿足規定的稠度要求，提高混凝土的和易性。因此可大量減低拌合用水量，所以可降低水灰比，使硬化后的混凝土毛細孔隙結構的分散情況得到改善，孔徑和孔隙率顯著減少，提高了混凝土的密實性和抗凍性。選用大連大華型號為TH-2的高效減水劑，

4.3試驗用配合比。水灰比的選擇同時滿足混凝土強度和耐久性，同時海水環境混凝土按耐久性要求的水灰比有最大允許值和最低水泥用量。根據方塊混凝土（C30F300）配合比設計要求，經過對各種原材料的選擇，坍落值控制在140mm~160mm，含氣量控制在3.0%~6.0%，以及大量的試配工作，確定方塊混凝土（C30F300）的施工配合比。

5　混凝土的試驗檢測結果

5.1混凝土的強度。所拌混凝土的和易性良好、無離析泌水現象，其物理技術性能檢測結果，混凝土坍落度、含氣量符合配合比要求，抗壓強度符合設計要求。

5.2混凝土的抗凍性。在強度滿足要求的同時，耐久性是決定混凝土是否滿足設計要求的關鍵。試驗檢測用CDR-2型混凝土快速凍融儀和DT-10動彈儀，每經歷50次凍融循環后，對試件分別進行重量和動彈模量檢查，試驗結果評定是以重量損失率達5%或相對動彈模量下降至75%時，認為試件已達破壞，并以相對的凍融循環次數作為該混凝土的抗凍融等級，如相對重量損失率或相對動彈模量下降均為達到上述指標，但凍融循環次數已滿足設計要求，亦可停止試驗。所以從試驗檢測結果可知，摻如引氣劑后，混凝土的強度和耐久性滿足設計要求C30F300。

6　混凝土施工過程應注意的事項

（1）施工時確保按配合比設計要求配制混凝土，攪拌時的進料順序是砂石水泥，水和配置好是引氣劑溶液后加入，以減少混凝土含氣量的減少，也就是引氣劑摻量。

（2）引氣劑混凝土的攪拌時間要比普通混凝土的攪拌時間長0.5min~1.0min，以保證引氣劑和水泥、減水劑拌和均勻，提高其勻質性。

（3）由于方塊時大體積混凝土，所以在澆筑時采用分層澆筑，每層厚度為50cm。

（4）在方塊拆模后養護時，在馬腿中灌入水，在方塊表面覆蓋兩層土工布和一層塑料布。

（5）另外，由于混凝土的含氣量受集料的影響，而含氣量是影響混凝土抗凍性的主要因素，所以要根據實際情況調節引氣劑的摻量，以保證混凝土的含氣量在3%~6%。

結語

使用此配合比，混凝土的強度評定驗收和抗凍性評定驗收，都滿足《水運工程混凝土施工規范》規定的合格條件。證明此工程的混凝土配合比設計，施工措施經實踐論證是可行的。

參考文獻

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[2]王寶卿，等.混凝土抗凍性能實驗方法的探討[J].東北水利水電，2004（07）.

中圖分類號：TU375

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