引气硅粉混凝土耐久性研究试验方案设计.doc

引气硅粉混凝土耐久性研究试验方案设计一、试验的背景及意义混凝土的耐久性是指混凝土在使用过程中，在内部的或外部的，人为的或自然的因素作用下，混凝土保持自身工作能力的一种性能，或者说结构在设计使用年限内抵抗外界环境或内部本身所产生的侵蚀破坏作用的能力，它是一个综合性概念，包含的内容很多，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化等等，这些性能都决定着混凝土经久耐用的程度，故统称为耐用久性。混凝土材料是当代用量最大的人造材料，随着我国经济的迅猛发展，如今我国混凝土用量己居全球之首，据估计每年用量在5亿吨以上。1999年用量约为20亿吨，混凝土材料的基本缺点之一就是耐久性不足。一般的混凝土结构工程使用年限约为50一100年不少重要工程在使用10一20年后，甚至几年后即需要维修。 目前，我国正在进行大规模的基础设施建设，包括高速公路、大跨径桥梁、机场、和港口及各种地下工程等建设。对混凝土材料提出了更高的要求，混凝上工程量浩大，若耐久性不足，将对未来社会形成极为沉重的负担，对国家的可持续发展产生深远的影响。因此有必要对混凝土的耐久性进行重新认识，在工程建设中，切实把耐久性放在首要位置进行考虑。例如，举世瞩目的三峡工程，仅筹划就花了几十年，正式施工期限将长达17年之久:未来的南水北调工程，西部大开发的各项基础设施等，无不耗资巨大。试假设，这类工程，在使用仅仅50一100年就发生损坏，届时又要重建，损失将是极为惨重的，因此对混凝土的耐久性及其它的性能进行深入的研究是完全必要的。 二、试验目的本试验针对宁夏地区高含盐、严寒、干燥、温差大的环境特点，拟通过水胶比、砂率，硅粉掺量、含气量等四个参数的调整变化，试验研究引气硅粉混凝土对冻融循环、干湿交替及其协同作用的适应性，探明各因素变化及其组合对引气硅粉混凝土耐久性能的影响规律，并通过正交试验方案筛选和优化出对干旱寒冷盐碱地区环境具有良好适应性的引气硅粉混凝土配制方法，为该类型环境混凝土结构的耐久性设计提供有价值的参考。三、试验设备最大压力为60t 的三思压力试验机； 60L 混凝土强制式搅拌机搅拌； 振动台； HC-7L 仿日改良式混凝土含气量测定仪； SP-540 混凝土收缩膨胀仪； 自动冻融循环机； 硫酸盐混凝土干湿循环机； 干燥箱； 电子秤；四、试验内容本试验利用正交试验和单因素试验，选定硅粉为矿物掺合料、掺加引气剂，改变水胶比和砂率的大小，考察引气硅粉混凝土的60d 线膨胀系数、干燥收缩性能、以饱和硫酸钠溶液和水为侵蚀介质在干湿循环条件下抗盐结晶性能和抗冻性能，并且优选出对侵蚀环境适应性良好的配比，具体内容如下：1、研究水胶比、硅粉、含气量和砂率四因素分别对混凝土干燥收缩性能的影响和规律，建立引气硅粉混凝土的收缩模型。 2、研究水胶比、硅粉、含气量和砂率四因素对在饱和硫酸钠溶液为侵蚀介质在干湿循环条件下抗盐结晶性能的影响和规律，以及混凝土的重量变化、体积膨胀率、强度损失率、体积吸水率和最大循环次数为测试指标，研究四因素对混凝土抗盐结晶性能的影响和规律；3、通过对盐结晶侵蚀过程和机理的分析，试图建立引气硅粉混凝土抗盐结晶侵蚀破坏的耐久性评价参数。4、研究水胶比、硅粉、含气量和砂率四因素分别对混凝土在水浸泡下的抗冻融破坏性能的影响。五、试验材料（1）水泥 （2）砂 （3）石子 （4）硅粉 （5）外加剂包括减水剂和引气剂（6）拌合水和养护水五、试验方案本试验设计了四因素三水平的正交试验方案，选定水胶比、硅粉、含气量和砂率四因素作为参数，研究四因素对混凝土线膨胀系数、收缩性能、干湿循环条件下抗盐结晶侵蚀膨胀破坏和抗盐冻破坏性能的影响，考察引气硅粉混凝土在上述方面的耐久性能，优选出具有优良性能的引气硅粉混凝土配合比。见表1和表2表3所示。表1 正交方案因素与水平分布因素水平123水胶比X1X2X3含气量Y1Y2Y3硅粉Z1Z2Z3砂率W1W2W3表2 正交试验方案设计试验号列号1234因素水胶比含气量硅粉砂率单位-%1AX1Y1Z1W12BX1Y2Z2W23CX1Y3Z3W34DX2Y1Z2W35EX2Y2Z3W16FX2Y3Z1W27GX3Y1Z3W28HX3Y2Z1W39IX3Y3Z2W1表3 正交设计混凝土配合比编号配合比参数 单位体积个材料用量/kg/m3减水剂引气剂水胶比含气量硅粉砂率水泥水砂子碎石-%AX1Y1Z1W1BX1Y2Z2W2CX1Y3Z3W3DX2Y1Z2W3EX2Y2Z3W1FX2Y3Z1W2GX3Y1Z3W2HX3Y2Z1W3IX3Y3Z2W1六、试验方法1、混凝土试块成型及抗压强度试验方法参照普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T 50080-2002 进行试件的成型和制取。掺加硅粉的配比中，先将硅粉干拌到水泥中搅拌均匀，然后将砂、石及水泥在搅拌机中拌合1min，掺加引气剂的配比，先将引气剂用纯净水稀释到1%的浓度，在混凝土加水搅拌中均匀加入其中，比普通混凝土多搅拌2min。采用60L 混凝土强制式搅拌机搅拌，用振动台振动密实，根据需要成型试块，一天后拆模，标准养护。标养28d 进行抗压强度试验，试块采用100100100mm。采用最大压力为60t 的三思压力试验机。 2、新拌混凝土含气量测定方法新拌混凝土含气量的测定方法主要有压力法，体积法、比重计法、Chace 空气探测仪等方法。压力法和体积法的精度较高，比重计法测量精度较差，含气量测定参照普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T 50080-2002，采用混合式气压法含气量测定仪进行测定，仪器型号规格为HC-7L 仿日改良式混凝土含气量测定仪，含气量测定的原理是波义尔定律，其测量精度高、复演性好。量钵容积为7L，含气量的测定范围不大于10%，混凝土的粗骨料最大粒径小于40mm。 每次测定时，将混凝土装满量钵，振捣抹平，锥盖盖紧密封不漏气，打开通气阀，然后将其注满水，拧紧通气阀，用打气筒将气室充气至0.1MPa。打开气室和量钵之间的气阀门使其连通，读压力表上的读数，根据事先标定好的压力表读数与含气量关系测出混凝土的含气量。 3、混凝土收缩性能的试验方法按照普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法(GBJ82-2009)的要求进行试验。采用100mm100mm515mm棱柱体标准试件，每组3个，试件两端预埋不锈铜测头。试件成型后1天拆模，放在温度为20的水中养护2天取出，测此时长度为基准值，然后放置于温度202，RH为60%5的室内，试件在恒温恒湿室内放置，放置在用砂浆制作而成的搁架上，尺寸为4040160mm，一根试件架在两个砂浆试块上，底面架空其总支承面积为80cm2100 cm2,符合规范要求，以保证其收缩收到的摩擦力影响尽量的小。每个试件之间留有3cm的间隙。在1d、3d、 7d、14d、 28d、45d、60d、90d、120d、150d、180d的收缩龄期测量，干缩测试的时间延续至180d。采用SP-540混凝土收缩膨胀仪测量，标准杆长度为540mm，测量时首先把标准杆放置在仪器搁架上，固定端对齐靠近，调整百分表，校核零点，保持百分表固定，表伸缩轴不动，将标准杆拿下，把混凝土试件放置在收缩膨胀仪的搁架上，一端的测头对齐靠紧仪器固定端，放开百分表伸缩轴，使其对中紧挨试件的另一端测头，轻轻调整挪动试件测头，读取百分表出现的最大值。在测试中随时用标准杆校核百分表的读数，若复核时发现零点与原值的偏差超过10um，则应调零后重新测量。试件每次在收缩仪上放置的位置方向保持一致。试件在放置及取出时应轻稳仔细，不要碰撞表架及表杆，如发生碰撞则应取下试件重新以标准杆复核零点。百分表的精度为0.01mm。混凝土收缩率计算公式如下所示： st =（ L0 - L t ）/ Lbst收缩龄期为t天的混凝土收缩值，t从测定初始长度时开始算起。L0 试件长度的初始读数。L t试件在收缩龄期为t时测得的长度读数。Lb 试件的测量标距，即混凝土试件的长度（不计测头凸出部分）减去2倍的测头埋入深度。 4、混凝土干湿循环条件下抗盐结晶侵蚀破坏试验方法 对于混凝土盐结晶侵蚀破坏试验方法，普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法(GBJ82-85)没有制定标准，在2009年11月30日发布的新版本中，制定了混凝土在干湿循环条件下抗硫酸盐侵蚀试验方法标准，规定溶液浓度为5%的硫酸钠溶液，干湿交替的循环制度为：烘干的温度为805 ，溶液中浸泡16h，冷却2h，烘干6h，考察以能够经受的最大循环次数来表示混凝土抗硫酸盐侵蚀性能，但对于其他浓度及复合盐类溶液在干湿循环条件下的抗侵蚀测定无规定。 5、混凝土抗盐冻性能试验方法 混凝土的冻