大摻量礦物摻合料混凝土抗凍性探究

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【摘要】傳統(tǒng)的工藝在大量使用混凝土的過程中，通常會伴隨嚴(yán)重的污染，如此就需要落實好大摻量礦物摻合料混凝土的應(yīng)用，有效解決混凝土使用中環(huán)境污染的問題?；炷量箖鲂允侵苯佑绊懟炷翉姸?、污染性的一大要素，因此本文主要針對凍融環(huán)境下混凝土的耐久性能，對大摻量礦物摻合料混凝土的抗凍性能進(jìn)行研究和分析。

【關(guān)鍵詞】大摻量；混凝土；抗凍性

0引言

在實際研究過程中，國內(nèi)學(xué)者致力于對混凝土強度以及氯離子擴散系數(shù)、氣體滲透性系數(shù)等混凝土滲透性相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行研究。特別是隨著礦物摻合料在混凝土中的廣泛采用，大摻量礦物摻合料混凝土在各大工程中的應(yīng)用程度不斷提升。相對來說，我國對大摻量礦物摻合料混凝土的抗凍性、強度以及滲透性能相關(guān)方面的研究仍然較少，現(xiàn)有研究報告大多是采用單一的測試方法對混凝土的耐久性能進(jìn)行評價。由于混凝土抗凍性試驗需要消耗大量時間，試驗過程中需要用到非常專業(yè)的設(shè)備，因此積極探索可以反應(yīng)混凝土抗凍性的相關(guān)試驗有著很強的實用價值。

1大摻量礦物摻合料混凝土的特點

通常情況下，制備大摻量礦物摻合料混凝土?xí)r需要關(guān)注整體的配合比，大摻量礦物摻合料混凝土中膠凝材料用量較大，而水泥材料用量較少，這樣就和傳統(tǒng)的混凝土產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)和性能上的變化。起初強度發(fā)展較慢，到了后期強度也不高，但是大摻量礦物摻合料混凝土的干縮較大，存在水化溫升值較低的特點。礦物摻合料水化反應(yīng)受到溫度影響，溫度越高水化反應(yīng)越徹底，在大摻量礦物摻合料混凝土水化反應(yīng)中，摻入膨脹劑會使其反應(yīng)加快、實際強度更高，加上在制備中通常會采用一部分工業(yè)廢渣，減少了水泥的用量，整體上大摻量礦物摻合料混凝土在綠色生產(chǎn)、降低二氧化碳排放中都存在比較好的效益[1]。

2抗凍性大摻量礦物摻合料混凝土的制備試驗內(nèi)容

2.1原材料

采用亞泰鼎鹿42.5水泥，該水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為24.9%；采用匯豐新材料有限公司的Ⅰ級粉煤灰，需水量為93.0%，比表面積920cm/g；礦粉采用S95級礦渣微粉，111%的流動度比，比表面積430m2/kg。原材料的具體化學(xué)成分見下表1所示。選用5～20mm連續(xù)粒碎石，將細(xì)度模數(shù)為2.60的河砂作為細(xì)集料，使用聚羧酸系減水劑PCA。

2.2配合比

以單摻30%粉煤灰、單摻45%礦渣和復(fù)摻15%粉煤灰、45%礦渣體系作為研究對象。另外在復(fù)摻15%粉煤灰以及45%礦渣體系中對分別對0.30、0.35以及0.40三種水膠比條件下的性能進(jìn)行研究，如下表2所示，為混凝土實驗室的配合比。使用體積為110mm×110mm×400mm的棱柱體試件開展試驗，在試件脫模后放置于標(biāo)養(yǎng)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護24d后取出，并將試件放置于溫度在20℃的水中，隨后將浸泡后的試件放入自動動融循環(huán)機中開啟混凝土凍融試驗。實驗過程中，每間隔25凍融循環(huán)次數(shù)需要將試件從設(shè)備內(nèi)取出，使用動彈儀對試模的橫向基頻以及動彈模量進(jìn)行測量，并對混凝土試件的外觀進(jìn)行檢測，確保試件表面不存在損壞的現(xiàn)象。采用混凝土耐久性系數(shù)對試件抗凍性能進(jìn)行表征，如下為混凝土抗凍性能的計算公式：Kn=P×N/300其中：Kn代表混凝土的耐久性系數(shù)，n代表混凝土試件的凍融系數(shù)；P代表混凝土試件在經(jīng)過n此凍融循環(huán)后相對的動態(tài)性模量[2]。在對混凝土進(jìn)行抗壓強度試驗的過程中，主要采用100mm×100mm×100mm的立方體試件，24h脫模之后放置于標(biāo)養(yǎng)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護24d后取出，主要對試件的抗壓強度進(jìn)行測試。在養(yǎng)護一定期限后將混凝土試件切割成Φ100mm×500mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在具體試驗之前需要對混凝土試件進(jìn)行24h的真空飽水處理。將混凝土試件置于橡膠筒并使用兩個環(huán)箍對試件進(jìn)行固定，尤其是需要保證混凝土試件側(cè)面的密封性，隨后需要將裝有混凝土試件的橡膠筒放置在試驗槽中，在安裝了陽極板后需要將300ml的0.2mol/L的KOH溶液注入橡膠筒中，需要保證混凝土試件表面以及陽性板完全置于KOH溶液中。操作完成以后，需要在試驗槽中注入含有5%的NaCl的KOH溶液，直到溶液和試驗槽中的橡膠筒平行可停止注入。隨后接通30V直流電源，結(jié)合初始電流對通電時間進(jìn)行控制。在成功通電以后需要取出試件，并將混凝土試件置于壓力機上，使用壓力機將混凝土試件劈成兩個部分，并在劈開部位噴涂0.1mol/AgNQ3溶液，隨后對氯離子在混凝土試件上的滲透深度進(jìn)行測量，最終可以將氯離子的擴散系數(shù)準(zhǔn)確計算出來。參照ASTMC1202開展電通實驗，將測試電壓控制在60V，通電時間控制在6h。先將養(yǎng)護一定時間的試件置于真空飽水24h以后，軸向施加60V電壓，并在混凝土試件兩側(cè)的電解池分別放置濃度為3%的NaCl溶液以及0.3mol/L的NaOH溶液。在正式進(jìn)行試驗的過程中，首先需要對初始電流進(jìn)行記錄，隨后每隔5min需要對通過混凝土試件的電流進(jìn)行記錄，試件維持在6h左右，隨后根據(jù)這6h的通電時間的電流拜年話對總電量Q進(jìn)行計算[3]。參照ASTMC1585開展毛細(xì)管吸附試驗，將養(yǎng)護一定期限的混凝土試件放置到溫度為50℃的烘箱中，并將混凝土試件進(jìn)行烘干處理，隨后對混凝土試件的重量進(jìn)行測量，需要將測量精度控制在0.01g以下，最后對試件浸水面的寬度以及直徑進(jìn)行測量，需要將測量精度控制在0.1mm以下。保留混凝土試件兩側(cè)，使用石蠟對混凝土試件的其他側(cè)進(jìn)行密封處理，隨后將處理好的混凝土試件放置于特定容器中，并使用塑料薄膜對試件背水面表面進(jìn)行覆蓋處理，并需要嚴(yán)格將試驗溫度控制在20℃左右，分別測定試件在0h、1h、2h、4h、6h、12h、24h和56h時段的毛細(xì)管吸水量，隨后使用線性回歸進(jìn)行分析，對毛細(xì)管吸附量I以及S1/2時間進(jìn)行相關(guān)性分析，最終將毛細(xì)管吸附率-mm/S1/2計算出來。

3抗凍性大摻量礦物摻合料混凝土施工技術(shù)應(yīng)用的注意事項

在施工過程中，要保證鋼筋混凝土筏板結(jié)構(gòu)的整體完整性，并達(dá)到相適應(yīng)的承載力，一般情況下會采用整體澆筑的形式，在澆筑完成之后，需要保證混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度升溫情況處于正常范圍，如果存在內(nèi)部溫升過高的情況，就可能因為溫差過大導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。在混凝土水化硬化的時候會伴隨體積收縮，這樣一來，混凝土結(jié)構(gòu)中存在各種約束條件都可能影響混凝土的質(zhì)量。如果大摻量礦物摻合料混凝土整體體積收縮太大，就會出現(xiàn)混凝土開裂的問題，對于混凝土的承載力和耐久性都有較大的影響。如果要避免大摻量礦物摻合料混凝土開裂，就需要增加土地的耐久性，采用一定的礦物摻合料替代一定水泥，在制定混凝土混合比時，要適當(dāng)加入摻合料，降低水化熱升溫，增加混凝土后期的強度。通過有效的摻料配比，能讓整體混凝土的質(zhì)量更出色。

4結(jié)語

總之，礦物摻合料的大量使用是高性能混凝土的重要發(fā)展途徑，這對于能源節(jié)約、環(huán)境改善有著非常重要的意義。不過在混凝土中摻加了礦物摻合料后，在非引氣條件下混凝土的抗凍性會呈現(xiàn)明顯下降趨勢，在實際工程中大摻量礦物摻合料混凝土是非引氣的，所以對大摻量礦物摻合料混凝土的抗凍性進(jìn)行研究具有非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]徐小華,董長征,魏鑫,等.橋用大摻量礦物摻合料混凝土的抗碳化性能及壽命預(yù)測[J].粉煤灰綜合利用,2021,35(04):59-63+76.

[2]蘇忠純,韓立剛,曹忠露,等.膨脹劑對大摻量礦物摻合料混凝土水化和收縮性能的影響[J].中國港灣建設(shè),2021,41(08):28-32.

[3]石容艷.大摻量復(fù)合礦物摻合料高性能樁基混凝土性能研究及工程應(yīng)用[J].國防交通工程與技術(shù),2021,19(01):84-88.

作者:劉玲 張志影 單位:長春建筑學(xué)院