抗凍混凝土原材料控制

摘 要：該文結(jié)合筆者多年的抗凍混凝土質(zhì)量控制及施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，簡要介紹了原材料控制中易于疏忽的問題。闡明了在抗凍混凝土原材料控制中的細(xì)節(jié)。合理選用原材料，并控制原材料的關(guān)鍵指標(biāo)，是抗凍混凝土質(zhì)量保證的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：抗凍融混凝土 原材料控制

中圖分類號(hào)：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（a）-0039-02

混凝土的凍融破壞是我國建筑物老化病害的主要問題之一，是我國東北和西北嚴(yán)寒地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)的主要病害 。尤其在東北嚴(yán)寒地區(qū)，興建的水工混凝土建筑物，幾乎100%工程局部或大面積遭受不同程度的凍融破壞，這些地區(qū)較大的晝夜溫差，導(dǎo)致一些水工混凝土遭受頻繁的凍融循環(huán)作用，大量水渠、溢流壩等水工混凝土工程建成幾年后，混凝土就被大面積凍壞、剝落，嚴(yán)重影響了建筑工程的長期使用和安全運(yùn)行[1]。混凝土生產(chǎn)單位在設(shè)計(jì)混凝土配合比時(shí)，主要依據(jù)是現(xiàn)行的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而標(biāo)準(zhǔn)未強(qiáng)制要求的，或標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確界定的問題，往往是人們易于疏忽的問題。為此該文從混凝土原材料控制中，工程人員易于疏忽的問題進(jìn)行較為深入的梳理，探討如何提高混凝土的抗凍性。

1 原材料

1.1 水泥細(xì)度

水泥作為混凝土膠凝材料，其質(zhì)量的好壞在很大程度上決定了混凝土性能的優(yōu)劣。為增強(qiáng)混凝土耐久性，應(yīng)選用早期強(qiáng)度高、抗凍性能好的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。

水泥進(jìn)廠檢測除常規(guī)的檢測復(fù)檢外，還應(yīng)關(guān)注水泥的細(xì)度，水泥的細(xì)度是影響混凝土性能的關(guān)鍵因素。通常水泥的顆粒越細(xì)，比表面積越大，早期的水化越快，早期強(qiáng)度越高。水泥細(xì)度小，水化反應(yīng)平緩，混凝土后期強(qiáng)度高。從混凝土耐久性方面考慮，我們?cè)谶x用水泥時(shí)，要更加注重后期強(qiáng)度增長。研究表明在干濕循環(huán)條件下，水泥細(xì)度的提高，混凝土動(dòng)彈性模量損傷程度增加，造成混凝土結(jié)構(gòu)的提早裂化，降低混凝土抗?jié)B、抗凍性能[6-7]。鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)TB10424-2010中明確要求水泥比表面積在300～350 m2/kg之間。因此合理水泥細(xì)度也是混凝土耐久性的有力保證。

1.2 粗骨料的空隙率及尺寸效應(yīng)

骨料在混凝土中約占70%～80%，是組成混凝土的骨架，粗骨料的最大粒徑、顆粒級(jí)配、形狀等對(duì)混凝土強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、耐久性等性能產(chǎn)生重要影響。粗骨料的顆粒級(jí)配越好，空隙率越小，混凝土越密實(shí)，缺陷及裂縫出現(xiàn)的幾率越小，混凝土的抗凍性能也就越佳。通常對(duì)于抗凍混凝土的空隙率控制在44%以下。

粗骨料尺寸對(duì)混凝土的性能影響較大，特別是高性能混凝土更甚。國外有研究表明，對(duì)大多數(shù)巖石來說，如果把最大粒徑減小到10～15 mm，通常可以消除骨料的內(nèi)在缺陷。對(duì)高性能混凝土，我國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定不超過25 mm[2-3]。國外一般認(rèn)為其最大粒徑不宜超過10 mm。但是當(dāng)碎石粒徑過小時(shí)，碎石的比表面積增大，混凝土砂率升高，潤濕碎石的水及包裹碎石的水泥漿增多，這又會(huì)引起混凝土干縮變大，容易出現(xiàn)收縮裂縫。因此抗凍混凝土的碎石粒徑不宜大于25 mm[4]。

1.3 引氣劑氣泡參數(shù)

混凝土的抗凍性能與混凝土的孔結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，在混凝土中孔是水存在的空間，而引氣劑的氣泡性能參數(shù)直接影響使用效果。

不同品種的引氣劑對(duì)混凝土孔結(jié)構(gòu)形成的影響是不同的，因而對(duì)混凝土強(qiáng)度、滲透性、耐久性等的影響也是不同的。在某種意義上，孔的結(jié)構(gòu)和孔徑比孔隙率對(duì)混凝土宏觀性能的影響更重要。吳中偉院士將混凝土孔徑分為4級(jí)，即無害孔級(jí)（孔徑<200 μm），少害孔級(jí)孔徑（200 μm≤孔徑≤500 μm）、有害孔級(jí)（500 μm≤孔徑≤2 000 μm）、多害孔級(jí)（孔徑>2 000 μm）?？梢姎馀萜骄霃綄?duì)混凝土的性能的影響是巨大的，對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響尤甚。工程實(shí)踐及理論研究表明[5]，混凝土生產(chǎn)中應(yīng)選擇氣泡泡經(jīng)在20～200μm且均勻穩(wěn)定的引氣劑。

混凝土摻入引氣劑后，混凝土的抗凍融耐久性得以改善，除要達(dá)到一定的含氣量外，氣泡間隔系數(shù)是影響混凝土抗凍耐久性的最重要因素。在一定的含氣量下，混凝土的抗凍性能取決于氣泡間隔系數(shù)和氣泡數(shù)量，氣泡間隔系數(shù)越小，氣泡數(shù)量越多，混凝土的抗凍性能就越好。

1.4 纖維的使用

大量試驗(yàn)研究表明，對(duì)有抗凍融要求的混凝土，在不使用引氣劑的條件下，加入適量的纖維也能使混凝土具有優(yōu)良的抗凍融性能。目前生產(chǎn)中使用的纖維主要有聚丙烯纖維、聚丙烯晴纖維、纖維素纖維及鋼纖維。為保證纖維能均勻地分布于混凝土中，纖維長徑比不應(yīng)大于100，一般為30～80。纖維的摻量一般為混凝土體積率的0.5%～2%?；炷林屑尤肜w維后，能夠改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，并且纖維均勻分散在混凝土中形成一種亂向支撐體系。分散了混凝土的定向應(yīng)力，阻止了混凝土原生裂縫發(fā)生和發(fā)展，大大提高了混凝土抗?jié)B、抗裂、抗凍能力。

2 結(jié)論

（1）水泥的細(xì)度是影響混凝土性能的關(guān)鍵因素。水泥細(xì)度的提高，混凝土動(dòng)彈性模量損傷程度增加，造成混凝土結(jié)構(gòu)的提早裂化，降低混凝土抗?jié)B、抗凍性能。合理水泥細(xì)度也是混凝土耐久性的有力保證。水泥的比表面積以不大于350 m2/kg為宜。

（2）骨料在混凝土中約占70%～80%，是組成混凝土的骨架，對(duì)于抗凍混凝土的空隙率控制在44%以下，粒徑不宜大于25 mm。

（3）有抗凍融要求的混凝土，在不使用引氣劑的條件下，加入適量的纖維也能使混凝土具有優(yōu)良的抗凍融性能。纖維改善混凝土的早期內(nèi)部缺陷，提高了混凝土的抗拉極限應(yīng)變和斷裂能。因而，有益于降低混凝土低溫環(huán)境下強(qiáng)度的損失和提高混凝土的抗凍融耐久性。

參考文獻(xiàn)

[1]姚武，馮煒.聚丙烯腈纖維混凝土抗凍融耐久性的研究[J].工業(yè)建筑，2003，33（11）：43-45.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ55-2011，普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3]中國工程標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).CECS207-2006，高性能混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2006.

[4]中華人民共和國交通運(yùn)輸部.JTS257-2-2012，海港工程高性能混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2012.

[5]龍啟俊，尹勇，何振文.引氣劑的應(yīng)用技術(shù)研究[J].混凝土，2005，186（4）：85-87.

[6]李豪舉，楊長輝，王沖.水泥細(xì)度對(duì)混凝土強(qiáng)度與干燥收縮的影響[J].混凝土，2011，264（10）：7-9.

[7]趙暉，吳曉明，高波，等.水泥細(xì)度對(duì)混凝土裂化性能的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2010，13（4）：520-523.