模袋混凝土凍融循環試驗下宏觀力學特性分析

王俊　郭彥芬

摘要：本文主要研究的是模袋混凝土凍融循環試驗下宏觀力學特性。通過對不同配合比下做出的模袋混凝土試塊，在養護室內養護28天后，放進混凝土快速凍融試驗機內，每循環25次測量試塊的質量損失率和相對動彈性模量，分析研究模袋混凝土抗凍性及宏觀力學特性。

Abstract： This paper mainly studies the macroscopic mechanical properties of molded bag concrete under freeze-thaw cycles. After the molded bag concrete test block made under different mixing ratios was cured in the curing room for 28 days， it was placed in the concrete rapid freeze-thaw test machine， and the mass loss rate and relative dynamic elastic modulus of the test block were measured 25 times per cycle， to analyze the frost resistance and macroscopic mechanical properties of the molded bag concrete.

關鍵詞：模袋混凝土；凍融循環；宏觀力學特性

Key words： molded bag concrete；freeze-thaw cycle；macroscopic mechanical properties

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）32-0116-02

0 引言

模袋混凝土普遍應用于各種水利工程中，在河套灌區續建配套與節水改造工程中，模袋混凝土主要作為防滲渠道襯砌材料。混凝土抵抗多次“凍融循環”的疲勞失效現象是模袋混凝土凍脹破壞的原因之一。通過開展模袋混凝土凍融循環試驗，對影響模袋混凝土抗凍性能的因素進行了深入、全面的研究，具有非常現實的意義。

1 原材料

1.1 水泥

根據河套灌區襯砌工程的工程特點和所用水泥品種，本試驗選用由蒙西水泥公司生產的普通硅酸鹽水泥，標號為P·O 42.5，根據《通用硅酸鹽水泥》（G175-2007），對水泥進行檢測，得出此水泥符合試驗標準。表1為水泥的物理性質。

1.2 粉煤灰

本試驗選取華電Ⅱ級粉煤灰，根據《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596-2005檢測，此粉煤灰各項指標，符合試驗要求。

1.3 細骨料

本課題選用的是烏拉特后旗級配良好，質地堅固、含泥量低于3%，細度模數為2.3-3.0的天然中砂。應試驗要求，應對細骨料的性能指標進行檢測，經檢測，所選取的細骨料的指標均滿足試驗要求。

1.4 粗骨料

根據試驗要求，應采取粗骨料粒徑在5-20mm之間，粗骨料分為碎石和卵石兩種，本課題選取的粗骨料的產地是在內蒙古的烏海市，依據《自密實混凝土應用技術規程》對所選取的粗骨料進行檢測，經檢測，粗骨料滿足試驗要求。

1.5 外加劑

選取的是高效減水引氣劑，經檢測，外加劑滿足試驗要求。

1.6 水

選用拌和混凝土的水為臨河西區實驗室地下飲用水，滿足實驗要求。

2 實驗配合比

3 試驗結果

3.1 凍融試驗動彈性模量變化

分析表3和圖1，可知，混凝土的凍融試驗的動彈模量隨著凍融循環次數的增加逐漸下降。其中AJ-03的動彈模量數值最大，這組配合比中單位用水量最少；AJ-01的動彈性模量在凍融循環次數175次時為最小值。

3.2 凍融試驗質量損失率

在試驗過程中，由于多次循環試件，隨著循環次數的增加其質量變化率的趨勢均增大。其中AJ-01在175次凍融循環時質量損失達到0.68%，AJ-03的質量損失率達到0.76%，則確定抗凍等級為F150；AJ-02在200次時質量損失率為0.67%，AJ-02在200次時質量損失率為0.69%，AJ-06在200次時質量損失率為0.84%，則確定抗凍等級為F175；比較AJ-02、AJ-04和AJ-06配合比，在砂率、水膠比相同時AJ-04的抗凍性較好AJ-04的抗凍等級為F200。

3.3 凍融試驗混凝土相對動彈性模量

分析表5，該6組試件的質量損失率并未超出5%相對動彈性模量也未下降至初始值的60%，依據《模袋混凝土襯砌渠道工程技術規程》DB15/T856-2015，故均滿足抗凍性要求，模袋混凝土耐久性指數較高，屬于抗凍性混凝土，說明要提高混凝土抗凍性通過加入引氣劑，增大混凝土中的含氣量來提高混凝土的抗凍性。其中AJ-04的相對動彈性模量最大。

4 結論

在混凝土拌合物中，水膠比較大時，粗細骨料的下沉速度不同，這樣水泥砂漿就會和骨料分離，在經過多次凍融循環之后，會出現表面材料脫落現象。而且，水膠比較大時，也會增大各材料之間的間距，使混凝土拌合物的整體性不好。會使混凝土內部出現很多較大的氣泡，從而降低混凝土的抗凍性能。本文編號AJ-04的配合比較好，抗凍性較好。

參考文獻：

[1]張士萍，鄧敏，唐明述.混凝土凍融循環破壞研究進展[J].材料科學與工程學報，2008，26（06）：990-994.

[2]何松松.影響混凝土抗凍性因素的試驗研究[J].低溫建筑技術，2015，37（12）：18-21.

[3]李亞童.北方寒區現役模袋混凝土襯砌渠道強度、抗凍性檢測及評估預測[D].內蒙古農業大學，2016.