抗冻混凝土原材料控制

1、 抗冻混凝土原材料控制 混凝土的冻融破坏是我国建筑物老化病害的主要问题之一， 是我国东北和西北严寒地区混凝土结构的主要病害 。尤其在东 北严寒地区，兴建的水工混凝土建筑物，几乎100%工程局部或 大面积遭受不同程度的冻融破坏， 这些地区较大的昼夜温差， 导 致一些水工混凝土遭受频繁的冻融循环作用， 大量水渠、 溢流坝 等水工混凝土工程建成几年后，混凝土就被大面积冻坏、剥落， 严重影响了建筑工程的长期使用和安全运行 1 。混凝土生产单 位在设计混凝土配合比时，主要依据是现行的国家及行业标准， 而标准未强制要求的， 或标准中没有明确界定的问题， 往往是人 们易于疏忽的问题。 为此该文从混凝土原材料

2、控制中， 工程人员 易于疏忽的问题进行较为深入的梳理， 探讨如何提高混凝土的抗 冻性。 1 原材料 1.1 水泥细度 水泥作为混凝土胶凝材料， 其质量的好坏在很大程度上决定 了混凝土性能的优劣。 为增强混凝土耐久性， 应选用早期强度高、 抗冻性能好的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。 水泥进厂检测除常规的检测复检外，还应关注水泥的细度， 水泥的细度是影响混凝土性能的关键因素。通常水泥的颗粒越 细，比表面积越大，早期的水化越快，早期强度越高。水泥细度 小，水化反应平缓，混凝土后期强度高。从混凝土耐久性方面考 虑，我们在选用水泥时，要更加注重后期强度增长。研究表明在 干湿循环条件下， 水泥细度的提高，

3、混凝土动弹性模量损伤程度 增加，造成混凝土结构的提早裂化，降低混凝土抗渗、抗冻性能 6-7 。铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB10424-2010 中明确 要求水泥比表面积在 300350 m2/kg之间。因此合理水泥细度 也是混凝土耐久性的有力保证。 1.2 粗骨料的空隙率及尺寸效应 骨料在混凝土中约占 70% 80%，是组成混凝土的骨架，粗 骨料的最大粒径、 颗粒级配、 形状等对混凝土强度、 体积稳定性、 耐久性等性能产生重要影响。 粗骨料的颗粒级配越好， 空隙率越 小，混凝土越密实，缺陷及裂缝出现的几率越小，混凝土的抗冻 性能也就越佳。通常对于抗冻混凝土的空隙率控制在44%以下。 粗

4、骨料尺寸对混凝土的性能影响较大， 特别是高性能混凝土 更甚。国外有研究表明，对大多数岩石来说，如果把最大粒径减 小到1015 mm通常可以消除骨料的内在缺陷。对高性能混凝 土，我国现行规范规定不超过 25 mm2-3 。国外一般认为其最 大粒径不宜超过10 mm但是当碎石粒径过小时，碎石的比表面 积增大， 混凝土砂率升高， 润湿碎石的水及包裹碎石的水泥浆增 多，这又会引起混凝土干缩变大，容易出现收缩裂缝。因此抗冻 混凝土的碎石粒径不宜大于 25 mm4。 1.3 引气剂气泡参数 混凝土的抗冻性能与混凝土的孔结构有着密切的关系， 在混 凝土中孔是水存在的空间， 而引气剂的气泡性能参数直接影响使

5、用效果。 不同品种的引气剂对混凝土孔结构形成的影响是不同的， 因 而对混凝土强度、渗透性、耐久性等的影响也是不同的。在某种 意义上，孔的结构和孔径比孔隙率对混凝土宏观性能的影响更重 要。吴中伟院士将混凝土孔径分为 4级，即无害孔级（孔径 2 000 m。可见气泡平均半径对混凝土的性能的影响是巨大的，对 混凝土的抗压强度影响尤甚。工程实践及理论研究表明 5 ，混 凝土生产中应选择气泡泡经在 20200 m且均匀稳定的引气 剂。 混凝土掺入引气剂后， 混凝土的抗冻融耐久性得以改善， 除 要达到一定的含气量外， 气泡间隔系数是影响混凝土抗冻耐久性 的最重要因素。 在一定的含气量下， 混凝土的抗冻性能

6、取决于气 泡间隔系数和气泡数量，气泡间隔系数越小，气泡数量越多，混 凝土的抗冻性能就越好。 1.4 纤维的使用 大量试验研究表明， 对有抗冻融要求的混凝土， 在不使用引 气剂的条件下， 加入适量的纤维也能使混凝土具有优良的抗冻融 性能。目前生产中使用的纤维主要有聚丙烯纤维、 聚丙烯晴纤维、 纤维素纤维及钢纤维。 为保证纤维能均匀地分布于混凝土中， 纤 维长径比不应大于 100，一般为 30 80。纤维的掺量一般为混凝 土体积率的0.5%2%混凝土中加入纤维后，能够改善混凝土 的孔结构，并且纤维均匀分散在混凝土中形成一种乱向支撑体 系。分散了混凝土的定向应力， 阻止了混凝土原生裂缝发生和发 展，大大提高了混凝土抗渗、抗裂、抗冻能力。 2 结论 （1）水泥的细度是影响混凝土性能的关键因素。水泥细度 的提高， 混凝土动弹性模量损伤程度增加， 造成混凝土结构的提 早裂化，降低混凝土抗渗、抗冻性能。合理水泥细度也是混凝土 耐久性的有力保证。水泥的比表面积以不大于 350 m2/kg 为宜。 （ 2）骨料在混凝土中约占 70%80%，是组成混凝土的骨架， 对于抗冻混凝土的空隙率控制在 44%以下，粒径不宜大于 25 mm。 （3）有抗冻融要求的混凝土，在不使用