大掺量引气剂高性能混凝土在高寒干燥地区的抗冻性研究

【摘 要】由于混凝土是由各种物理特性不同的材料组合在一起的物质，其硬化后，如若遇到寒冷外部条件，混凝土毛细孔中的多余的水份会随着温度的降低而冻结成冰，使体积增大，破坏混凝土的结构稳定，从而导致混凝土的开裂。高用水量、大水胶比的混凝土这种现象就更为严重。为此应尽可能的降低混凝土的单位用水量，降低混凝土的水胶比，并在此基础上较大幅度地提高混凝土的含气量，是在高寒地区提高混凝土耐久性简单易行的途径，其中特别是提高含气量是目前国内外普遍采用的方法。

【关键词】引气剂；高性能；混凝土；抗冻性

1 原材料的选择

水泥：新疆昌吉州屯河水泥厂的42.5普通硅酸盐水泥，细度为6.8%（80um），密度3.2g/cm3，其化学成分见表1。

粉煤灰：新疆玛纳斯电厂的II级粉煤灰，细度为13.2%（45um），密度为2.34g/cm3，其化学成分见表2。

细骨料：石门子水库工程现场砂石料场的天然砂。因原状砂极细颗粒含量高，故将其经冲洗后，掺入2.8%的石粉，改善后的细骨料密度为2.61g/cm3，细度模数为2.91。

粗骨料：石门子水库工程现场砂石料场的天然石料，密度为2.63 g/cm3。

减水剂：北京赛迪四洋有机化工厂生产的FE-C缓凝型高效减水剂。

引气剂：河北外加剂厂生产的DH9引气剂，属皂类表面活性剂。

水：洁净自来水。

2 实验内容

本研究采用快冻法。在用混凝土搅拌机拌制完混凝土后，测量其含气量，制成尺寸为100mmx100mmx400mm的小梁试件。试件经标准养护28d，到达龄期前4d将试件放在（20+-3）℃的水中浸泡，然后进行抗冻试验，每天两个冻融循环，经0，50，100，150，200，250，300次冻融循环后分别测定其动弹性模量与重量损失率，根据共振频率计算出混凝土耐久性指数DF，从宏观上评价其抗冻性能。另外，混凝土强度试验均按《普通混凝土力学性能试验方法》测试，抗压、劈拉强度试验均采用150mm×150mm×150mm试件。本文混凝土的抗渗性能试验按《水工混凝土试验规程》中的相关规定进行试验。试模尺寸为上口内径175 mm、下口内径185mm、高150mm，试验采用HS-40型混凝土渗透仪。本试验还按《水工碾压混凝土试验规程》对碾压混凝土拌合物的工作度（ VC值， vibrat ing compacted value）进行试验。

3 试验结果

不同引气剂掺量的试验配合比见表3（表4）。

在南方温暖地区抗冻要求不高，但在高寒地区，由于混凝土的抗冻需要，则须具体分析粉煤灰的掺量对混凝土抗冻性能的影响。为了检验混凝土的抗冻性，本文试验了在大掺量引气剂条件下不同粉煤灰掺量对混凝土抗冻耐久性的影响，试验配合比见表5（表6、表7）。

4 结论

综合对高寒干燥地区混凝土的抗冻耐久性能的研究，得出如下结论：

1）由于碾压混凝土没有流动性，难以引气，且西北干燥地区的砂石料含较多极细颗粒的黄土，所以为达到要求的含气量，必需大幅度的增加引气剂掺量；为保证高寒地区混凝土抗冻耐久性，含气量应控制在4.5%～6.0%之间，可达到较好的抗冻效果。

（2）混凝土在高含气量前提下，粉煤灰掺量宜控制在<40%，强度可以达到要求；若其掺量>50%，则抗冻等级急剧下降，强度也下降较大，另外，宜选用烧失量低的优质粉煤灰。

（3）从耐久性考虑，高寒地区的碾压混凝土水胶比应控制在<0.55。

（4）高含气量的碾压混凝土强度有所下降，当含气量超过6%时，混凝土抗压强度都将只有标准试样的70%左右，对混凝土强度影响较大，故不宜掺过量的引气剂，引气剂DH9的掺量不宜超过0.7%。

（5）在水胶比<0.55，粉煤灰掺量<50%的时候，大掺量引气剂对混凝土抗渗性能影响不大。

综合以上的试验结果，得出提高高性能混凝土的抗冻耐久性可以采用以下两种方法：一是大幅增加引气剂的掺量，保持混凝土有一定的含气量；二是降低水胶比。另外，随着粉煤灰掺量增加，混凝土抗冻性能明显会下降，特别是粉煤灰掺量>40%以后，下降得更快，故掺粉煤灰的混凝土应适当增加含气量，降低水胶比。

【参考文献】

[1]刘晓黎，何金荣，等.龙首水电站碾压混凝土拱坝材料特性研究[J].水力发电，2001（10）.

[2]H.Sommer.高性能混凝土的耐久性[M].冯乃谦，等，译.北京：科学出版社，1998.

[3]李亚杰.建筑材料[M].北京：中国水利水电出版社，2001.

[责任编辑：丁艳]

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