寒冷地區(qū)道路混凝土滲透性與強(qiáng)度的關(guān)系★

張 玫 潘志忠 趙化啟 李國(guó)晶

(佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯 154007)

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寒冷地區(qū)道路混凝土滲透性與強(qiáng)度的關(guān)系★

張 玫 潘志忠 趙化啟*李國(guó)晶

(佳木斯大學(xué)，黑龍江 佳木斯 154007)

通過試驗(yàn)，分析了寒冷地區(qū)不同水膠比的道路混凝土強(qiáng)度與滲透性的關(guān)系，指出普通混凝土的抗壓強(qiáng)度與滲透性有較好的相關(guān)性，而摻加粉煤灰、硅灰及引氣劑的混凝土強(qiáng)度與滲透性相關(guān)性較差。

道路混凝土，滲透性，抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度

0 引言

混凝土強(qiáng)度是進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和混凝土質(zhì)量評(píng)定的重要指標(biāo)，而混凝土的滲透性是混凝土最基本的性質(zhì)之一，并且與混凝土的耐久性密切相關(guān)。人們普遍認(rèn)為混凝土的強(qiáng)度越高，混凝土的滲透性越低，從而混凝土的耐久性也越好。近些年來，摻合料和外加劑在寒冷地區(qū)道路混凝土中廣泛應(yīng)用，使混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。因此，研究寒冷地區(qū)摻加礦物摻合料和外加劑的道路混凝土的滲透性與其強(qiáng)度之間的關(guān)系具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)方案

1.1 混凝土配合比

本文設(shè)計(jì)了水膠比分別為0.48，0.44，0.40，0.36，0.32的五組摻加粉煤灰、硅灰和引氣劑的路面用水泥混凝土及與其相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)普通水泥混凝土，具體配合比見表1。

1.2 試驗(yàn)過程

混凝土抗壓強(qiáng)度試件為100 mm×100 mm×100 mm立方體；混凝土抗折強(qiáng)度試件為100 mm×100 mm×400 mm長(zhǎng)方體。分別測(cè)試每種配合比混凝土試件3 d，7 d，28 d，56 d齡期的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。

表1 混凝土配合比 kg/m3

混凝土滲透性試驗(yàn)的試件尺寸為φ100×50 mm。將其進(jìn)行側(cè)面密封，然后將飽水后的試件密封安裝在實(shí)驗(yàn)裝置的試件固定體中，以保證溶液只能通過試件底面滲入混凝土中。將實(shí)驗(yàn)裝置中的陽極和陰極腔體分別安裝在試件固定體的兩端并加以固定，分別向陰極腔體和陽極腔體中注入3%NaCl溶液和0.3MNaOH溶液，接通電源及測(cè)試系統(tǒng)的正負(fù)極，打開測(cè)試軟件，測(cè)量6 h內(nèi)通過試件的電流，并計(jì)算通過的電量。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 混凝土抗壓強(qiáng)度與滲透性

圖1和圖2中的P系列和FS系列分別表示五組不同水膠比的普通水泥混凝土和摻加粉煤灰、硅灰及引氣劑的路面混凝土配合比系列。從圖1和圖2可以看出，P系列混凝土的抗壓強(qiáng)度與滲透性之間有較好的相關(guān)性，28 d和56 d齡期混凝土的相關(guān)系數(shù)分別為0.931 9和0.871 5，即混凝土強(qiáng)度越高，其滲透性越低。主要原因是隨著齡期的增長(zhǎng)及水泥水化程度的提高，混凝土內(nèi)水化產(chǎn)物不斷填充混凝土內(nèi)部的孔隙使混凝土更加密實(shí)，因而混凝土強(qiáng)度提高，同時(shí)由于混凝土內(nèi)部孔隙率降低，水泥水化產(chǎn)物堵塞了混凝土的滲透路徑，使混凝土滲透性降低。而FS系列混凝土的抗壓強(qiáng)度與滲透性之間的相關(guān)性較差一些，28 d和56 d齡期混凝土的相關(guān)系數(shù)分別為0.785 5和0.668 5。其主要是因?yàn)榉勖夯摇⒐杌壹耙龤鈩?duì)混凝土抗壓強(qiáng)度及滲透性的影響程度不同所致。混凝土的抗壓強(qiáng)度在很大程度上受總孔隙率的控制，與孔隙的尺寸及特征關(guān)聯(lián)性不大。而混凝土的滲透性不僅與孔隙率有關(guān)，還與孔隙之間的連通狀況及孔隙的曲折度有很大關(guān)系。混凝土中摻入粉煤灰和硅灰以后，其活性組分與水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生二次水化后生成的水化產(chǎn)物進(jìn)一步填充了混凝土內(nèi)的孔隙，改善了水泥漿體及水泥漿體與骨料界面的孔結(jié)構(gòu)，另外，引氣劑引入微小的封閉氣孔切斷了孔隙之間的連通，增加了孔隙的曲折度。而且，隨著齡期的增長(zhǎng)，這些作用也會(huì)一直持續(xù)下去。因此，從試驗(yàn)結(jié)果中還可以看出，不論是P系列還是FS系列混凝土中28 d齡期的混凝土抗壓強(qiáng)度與滲透性的相關(guān)系數(shù)要大于56 d齡期的相關(guān)系數(shù)。這說明隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土抗壓強(qiáng)度與滲透性的相關(guān)性降低。

圖3反映了所有混凝土抗壓強(qiáng)度與滲透性之間的關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)只有0.472 7。這說明不同類型的混凝土，其抗壓強(qiáng)度與滲透性之間已無規(guī)律可尋，抗壓強(qiáng)度不能反映其抗?jié)B性，抗壓強(qiáng)度較高的混凝土不一定具有較高的抗?jié)B性。

2.2 混凝土抗折強(qiáng)度與滲透性

圖4和圖5分別顯示了P系列和FS系列混凝土抗折強(qiáng)度與通過電量的關(guān)系。其中，P系列混凝土的28 d和56 d齡期抗折強(qiáng)度與滲透性之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.460 5和0.479 1，而FS系列混凝土的28 d和56 d齡期抗折強(qiáng)度與滲透性之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.525 3和0.481 7。可見，混凝土抗折強(qiáng)度與滲透性的相關(guān)性很差，兩者沒有必然的聯(lián)系，與圖1和圖2比較可知，混凝土抗壓強(qiáng)度與滲透性的相關(guān)性明顯優(yōu)于抗折強(qiáng)度與滲透性的相關(guān)性，這是由于混凝土的初始缺陷、裂紋等對(duì)抗折強(qiáng)度的影響比對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響更大。另外，粉煤灰和硅灰等摻合料對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響也明顯大于對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響，即摻加摻合料的高性能混凝土后期抗彎拉強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度大于相對(duì)應(yīng)配合比的抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度。圖6顯示了所有混凝土抗折強(qiáng)度與滲透性的關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)為0.559 8，兩者線性相關(guān)性很差。

3 結(jié)語

1)普通混凝土的滲透性與抗壓強(qiáng)度相關(guān)性較好，而摻粉煤灰、硅灰及引氣劑混凝土的抗壓強(qiáng)度與滲透性之間的相關(guān)性較差一些。隨著齡期的增長(zhǎng)，混凝土抗壓強(qiáng)度與滲透性的相關(guān)性降低。摻礦物摻合料混凝土的抗壓強(qiáng)度不能反映其滲透性的好壞，兩者不能相互評(píng)價(jià)。

2)不論是普通混凝土還是摻粉煤灰、硅灰及引氣劑混凝土，其抗?jié)B性與抗折強(qiáng)度之間相關(guān)性很低，混凝土的初始缺陷、裂紋等對(duì)抗折強(qiáng)度的影響比對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響更大。混凝土抗折強(qiáng)度不能反映其滲透性的好壞，兩者之間沒有必然的聯(lián)系。

[1] 楊錢榮.摻粉煤灰和引氣劑混凝土滲透性與強(qiáng)度的關(guān)系[J].建筑材料學(xué)報(bào),2004,7(4):457-461.

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[3] 謝友均.礦物摻合料對(duì)高性能混凝土抗氯離子滲透性能的影響[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2004，1(2)：46-51.

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[5] 趙鐵軍，李淑進(jìn).混凝土的強(qiáng)度與滲透性[J].建筑技術(shù)，2002，33(1)：20.

Relation between the permeability and strength of cold region pavement concrete★

Zhang Mei Pan Zhizhong Zhao Huaqi* Li Guojing

(JiamusiUniversity,Jiamusi154007,China)

Through tests, correlation analysis of strength and permeability of cold region pavement concrete with differentW/B, put forward the compressive strength and permeability of ordinary concrete has good correlation, and for the concrete mixed with fly ash, silica fume and air-entraining agent, the linear correlation is not as good.

pavement concrete, permeability, compressive strength, flexural strength

1009-6825(2016)24-0117-03

2016-06-02★：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(面上)資助(項(xiàng)目編號(hào)：51278227)

張 玫(1967- )，女，副教授; 潘志忠(1968- )，男，高級(jí)經(jīng)濟(jì)師

趙化啟

TU528

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