陶粒多孔混凝土的抗凍性能研究

張騰飛

河南正陽建設工程集團有限公司（450000）

0 前言

近年來，國內(nèi)一些科研機構和院校圍繞多孔混凝土開展了很多研究工作[1]。劉宇[2]運用再生骨料制備多孔混凝土，取得了較好的試驗效果；鄭木蓮[3-4]等研究了多孔混凝土的物理力學性能和路面性能，取得了豐富的科研成果；石云興[5-8]等人深入研究了多孔混凝土的性能、制備原理和測試方法等，制備的多孔混凝土的抗折強度達到8.4 MPa，28 d抗壓強度可以達到44.8 MPa，抗凍等級達到D200。

在建筑項目工程中，多孔混凝土路面已被大量采用，如北京奧運會工程中多孔混凝土路面超過10萬m2，上海世博會建設工程設計多孔混凝土路面超過10萬m2，西安大明宮工程的公園和景觀工程采用多孔混凝土路面超過30萬m2，西安世界花卉博覽會景觀工程采用多孔混凝土路面超過20萬m2等。

多孔混凝土的實際應用環(huán)境為直接暴露于空氣或水中，其性能受到外界環(huán)境因素和自身因素的影響。為滿足實際工程應用，多孔混凝土不僅需要有足夠的孔隙率和強度，而且需要具備一定的耐久性。因此，本次試驗對不同渣土陶粒摻量（0%、10%、30%、50%）對多孔混凝土抗凍性能的影響展開了研究。

1 試驗

多孔混凝土質量損失率隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化如圖1所示：凍融循環(huán)20次時，各組試件質量損失都很小；凍融循環(huán)30次時，各組試件均有不同程度的質量損失，但摻入50%渣土陶粒的試件質量損失率最大（2.2%）；凍融循環(huán)50次時，摻入50%渣土陶粒的試件質量損失率為17.4%，其余各組試件的質量損失率均小于5%。

由試驗結果可知：凍融循環(huán)20次時，各組試件質量損失都很小，這可能是由于凍融初期各組試件脫落少，同時試驗過程中試件吸收了水分，損失的質量被水補充所導致；凍融循環(huán)30次時，各組試件均有不同程度的質量損失，但摻入50%渣土陶粒的試件質量損失率最大（2.2%），凍融循環(huán)50次時，摻入50%渣土陶粒的試件出現(xiàn)凍融破壞，這可能是由于隨著凍融次數(shù)的增加，骨料間連通孔和水泥漿體內(nèi)毛細孔內(nèi)部水的凍融膨脹力導致骨料與漿體間裂縫增多、粘結力變差，進而導致漿體和骨料脫落；隨著陶粒摻量的增加，骨料間連通孔數(shù)量增多，水的凍融膨脹力變大；同時說明摻入50%渣土陶粒試件的抗凍性能較差。

圖1 抗凍性能

經(jīng)過50次凍融循環(huán)后，未摻入及摻入50%渣土陶粒試件與抗凍試驗開始時的狀態(tài)對照如圖2所示。

此時對各組試件的立方體抗壓強度進行測試，測試結果如圖3所示。摻入50%渣土陶粒的試件損壞嚴重，不測試其抗壓強度。由圖3可以看出，當陶粒摻量為0%、10%、30%時，50次凍融循環(huán)后多孔混凝土試件的抗壓強度折損率分別為36.0%、45.3%和51.4%。

圖2 抗凍試驗結束后試件狀態(tài)對照

圖3 抗凍試驗結束時抗壓強度對比

由試驗結果可知：凍融循環(huán)次數(shù)一定，試件的強度損失率隨陶粒摻量的增加呈增大趨勢，說明試件的粘結強度變?nèi)酰饾u變得松散，這可能是由于陶粒摻量增大使得連通孔數(shù)量增多、孔徑變大，連通孔內(nèi)水的凍融膨脹破壞力增大，造成多孔混凝土內(nèi)部裂紋增多所導致；但渣土陶粒摻量為30%時，制備的多孔混凝土50次凍融循環(huán)后抗壓強度為5.6 MPa，能夠應用于我國大部分冬季氣溫不太低的地區(qū)，作邊坡維護、透水路面使用。

2 結論

當多孔混凝土的水灰比為0.31、骨料粒徑為10～15 mm時，隨著渣土陶粒摻量（0%、10%、30%、50%）的增加，多孔混凝土的抗凍性能逐漸變差，當渣土陶粒摻量為30%時，28 d抗壓強度達到11.6 MPa，50次凍融后抗壓強度仍有5.6 MPa，表明該摻量下的陶粒多孔混凝土具有較高的抗凍性能，能夠應用于我國大部分冬季氣溫不太低的地區(qū)，作邊坡維護、透水路面使用。