如何提高混凝土的抗凍性能-文檔

1、如何提高混凝土的抗凍性能一、前言混凝土的耐久性是混凝土抵抗氣候變化、化學(xué)侵蝕、磨損或任何其它破壞過(guò)程的能力，當(dāng)在暴露的環(huán)境中，能耐久的混凝土應(yīng)保持其形態(tài)、質(zhì)量和使用功能。我省處于嚴(yán)寒地帶，因此，不少建筑物發(fā)生了凍融破壞現(xiàn)象?；炷恋膬鋈谄茐氖俏覈?guó)建筑物老化病害的主要問(wèn)題之一，嚴(yán)重影響了建筑物的長(zhǎng)期使用和安全運(yùn)行， 為使這些工程繼續(xù)發(fā)揮作用和效益，需要很大的代價(jià)來(lái)維修和重建，這已成為混凝土耐久性方面的主要問(wèn)題之一。二、影響抗凍性的主要因素混凝土的抗凍性主要與混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)、受凍齡期、水飽和程度、混凝土的強(qiáng)度等因素有關(guān)，其中混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)對(duì)于混凝土的抗凍性具有極其重要的作用。而混凝土的孔結(jié)

2、構(gòu)及其強(qiáng)度又主要取決于混凝土的養(yǎng)護(hù)方法、混凝土制作過(guò)程中的水灰比、以及有無(wú)外加劑等。1. 水灰比： 水灰比是設(shè)計(jì)混凝土的一個(gè)重要參數(shù)，它的變化影響混凝土可凍水的含量、平均氣泡間距及混凝土強(qiáng)度，從而影響混凝土的抗凍性。水灰比越大，混凝土中可凍水的含量越多，混凝土的結(jié)冰速度越快；氣泡結(jié)構(gòu)越差，平均氣泡間距越大；混凝土強(qiáng)度越低，抵抗凍融的能力越差?？梢姡冶仁怯绊懟炷量箖鲂缘闹饕蛩刂?，水灰比越大，抗凍性越差，但水灰比在 0.45 0.85 范圍內(nèi)變化時(shí)，不摻引氣劑的混凝土的抗凍性變化不大，只有當(dāng)水灰比小于0. 45 以后，混凝土的抗凍性才隨水灰比降低而明顯提高。水灰比小于0.35 完全水化的

3、混凝土，即使不引氣，也有較高的抗凍性，因?yàn)槌ニY(jié)合水和凝膠孔不凍水外，混凝土中的可凍水含量很少。2. 平均氣泡間距：由凍融破壞機(jī)理可知，平均氣泡間距是影響混凝土抗凍性最主要的因素，平均氣泡間距越大，則凍融過(guò)程中毛細(xì)孔中的靜水壓和滲透壓越大，混凝土的抗凍性越低。很多學(xué)者對(duì)臨界平均氣泡間隔系數(shù)的取值提出了不同看法。Powers測(cè)定當(dāng)水灰比為0.5 、降溫速度為11 / h 時(shí)的臨界平均氣泡間隔系數(shù)為250 m， Pigeon 等認(rèn)為這個(gè)臨界值主要受水灰比和降溫速度影響，他測(cè)定水灰比為0.3 時(shí)臨界平均氣泡間隔系數(shù)為440 m。 我國(guó)嚴(yán)捍東等研究了水膠比為0.50 、 粉煤灰摻量在055%范圍內(nèi)

4、的大摻量粉煤灰水工混凝土的氣泡參數(shù)和抗凍性，認(rèn)為不管對(duì)普通混凝土還是粉煤灰混凝土，平均氣泡間隔系數(shù)在500 m以下都是高抗凍混凝土。3. 混凝土構(gòu)成材料的性質(zhì)：混凝土構(gòu)成材料的性質(zhì)直接影響混凝土的抗凍性，例如在整個(gè)混凝土的原材料中占有70%93%比例的石子和砂，這些骨料質(zhì)量的好壞直接影響混凝土的抗凍性， 而骨料的質(zhì)量主要包括骨料的風(fēng)化程度、堅(jiān)實(shí)性、 雜質(zhì)含量、粘土含量等。除了骨料本身的質(zhì)量外，骨料的吸濕性、滲透性對(duì)于混凝土的抗凍性也有影響，這主要是因?yàn)橛捎诨炷羶?nèi)部骨料濕度和強(qiáng)度的變化，引起含針狀物巖石體積的變化，致使已硬化的水泥砂漿和混凝土表面產(chǎn)生損壞。三、如何提高混凝土抗凍性能1、外加劑的

5、使用1）引氣劑。長(zhǎng)期的工程實(shí)踐與室內(nèi)研究資料表明：提高混凝土抗凍耐久性的一個(gè)十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中摻入一定量的引氣劑。引氣劑是具有憎水作用的表面活性物質(zhì)， 它可以明顯的降低混凝土拌合水的表面張力，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的微小穩(wěn)定的封閉氣泡。這些氣泡由于具有彈性，能使混凝土結(jié)冰時(shí)產(chǎn)生的膨脹壓力得到緩解，起到緩沖減壓的作用，溶解時(shí)這些氣泡可恢復(fù)原狀，因此孔隙內(nèi)自由水反復(fù)凍融也不會(huì)對(duì)孔壁產(chǎn)生太大的壓力。另外， 這些氣泡可以阻塞混凝土內(nèi)部毛細(xì)管與外界的通路，使外界水分不易浸入，減少了混凝土的滲透性。同時(shí)大量的氣泡還能起到潤(rùn)滑作用，改善混凝土和易性，施工時(shí)新拌混凝土易于填充模具，硬化后混凝

6、土密實(shí)度提高。因此，摻用引氣劑，使混凝土內(nèi)部具有一定的含氣量，可以提高混凝土的抗凍耐久性。國(guó)內(nèi)外的大量研究成果與工程實(shí)踐均表明摻入引氣劑后混凝土的抗凍性可成倍提高。2）減水劑。目前，減水劑已成為混凝土不可缺少的組成部份，使用減水劑可以大幅度降低混凝土的水灰比（水膠比）。拌和混凝土?xí)r加入適量的減水劑，可使水泥顆粒分散均勻，同時(shí)將 水泥顆粒包裹的水分釋放出來(lái)，從而能明顯減少混凝土用水量，使得混凝土中氣泡平均尺寸及其間距減小，水泥漿中可凍水的百分率隨之降低。提高混凝土的強(qiáng)度和致密性，使混凝土抵抗凍融破壞的能力提高，從而提高混凝土的抗凍耐久性。2、活性的礦物摻合料改善混凝土抗凍耐久性1）在相同含氣量的

7、情況下，摻15 %的硅粉混凝土比不摻硅粉的基準(zhǔn)混凝土，氣孔結(jié)構(gòu)有很大的改善。硅粉對(duì)抗凍耐久性有顯著的效果，但硅粉的產(chǎn)量有限而且成本較高。2）實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)超細(xì)粉煤灰與硅灰相摻時(shí)，提高抗凍耐久性的效果尤為顯著，其凍融循環(huán)300 次以后，動(dòng)彈性模量與重量基本無(wú)變化，而鋼纖維的進(jìn)一步復(fù)合有利于混凝土抗凍耐久性的改善。 由此可見，雙摻或多摻礦物的復(fù)合效應(yīng)對(duì)混凝土抗凍耐久性的提高是值得研究的課題。3、配合比設(shè)計(jì)參數(shù)控制1）水膠比水膠比是決定高性能混凝土孔結(jié)構(gòu)和孔隙率的主要因素，低水膠比是高性能混凝土的配制特點(diǎn)之一，為達(dá)到高性能混凝土的低滲透性，保證其耐久性，無(wú)論設(shè)計(jì)強(qiáng)度高低，水膠比一般都不大于 0.42，

8、以保證高性能混凝土的密實(shí)。2）砂率砂率主要影響高性能混凝土的工作性，可根據(jù)膠凝材料用量、粗細(xì)集料的級(jí)配及泵送要求等因素進(jìn)行選擇。一般情況下，高性能泵送混凝土的砂率控制在36% 一 43%較理想，小于36% 時(shí)和易性變差，施工操作困難，密實(shí)度降低，超過(guò)43% 時(shí)將增大高性能混凝土的收縮，對(duì)抗裂不利。3）膠凝材料用量基于耐久性的需要，單位體積高性能混凝土的膠凝材料用量不能太小，但也不能過(guò)大，過(guò)大會(huì)增大高性能混凝土的收縮，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋。在強(qiáng)度、原材料相同的條件下，膠凝材料用量小的混凝土耐久性通常要優(yōu)于膠凝材料用量大的混凝土。一般情況下，C30及以下高性能混凝土不宜超過(guò)400kg/m3， C35、 C40高性能混凝土不宜超過(guò)450kg/m3。，C50 C60高性能混凝土不宜超過(guò)500kg/m3。4）單位用水量單位用水量是保證高性能混凝土拌和物流動(dòng)性的基本因素，但用水量大，膠凝材料用量增大，高性能混凝土結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生干縮裂紋。 一般情況下，高性能混凝土的單位用水量應(yīng)小于160kg/m3。要減小單位用水量除摻加高效減水劑、優(yōu)質(zhì)粉煤灰外，可適當(dāng)摻加引氣劑。摻入引氣劑后，配制的高性能昆凝土中形成很多封閉的氣泡，