導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 建筑安全論文>>正文

提高混凝土材料抗凍性措施的研究

文檔作者：張士萍董良峰費(fèi)正岳文檔來(lái)源： 1．南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院 2．巴斯夫化學(xué)建材有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月13日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?271.96 KB 共3頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共3頁(yè)]

本文件共3頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大?。?71.96 KB 共3頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：鐵路工程施工中施工安全防護(hù)技術(shù)

上一篇：探析水泥窯用耐火材料的損壞原因及防治措施

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

2011年第10期(總第264期)
Number10in 2011(TotalNo．264)
混 凝 土
Concrete
實(shí)用技術(shù)
PRACTICAL TECHNOLOGY
doi：10．3969~．issn．1002-3550．201 1．10．038
提高混凝土材料抗凍性措施的研究
張士萍’。董良峰’，費(fèi)正岳
(1．南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇南京211167；2．巴斯夫化學(xué)建材有限公司，上海200001)
摘要： 分別研究了摻纖維和引氣劑兩種措施對(duì)抗凍性的影響作用。通過(guò)對(duì)比空白混凝土、纖維混凝土以及引氣劑混凝土在凍融循環(huán)過(guò)
程中的質(zhì)量損失和動(dòng)彈性模量的變化，發(fā)現(xiàn)纖維和引氣劑均可以有效提高混凝土的抗凍性。纖維通過(guò)本身的抗裂性能，抑制混凝土表面的
開(kāi)裂和剝落，從而提高抗凍性，而引氣劑通過(guò)優(yōu)化混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，從而提高抗凍性。
關(guān)鍵詞： 纖維；引氣劑；抗凍性
中圖分類號(hào)： TU528．572；TU528．042．4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1002—3550(2011)10—0l14—02
Research on improvement of frost resistance for concrete material
ZHANGShi-ping ，DONGLiang-feng ，F(xiàn)EIZheng-yue
(1．DepartmentofArchitectureCivilEngineering，NanjingInstituteofTechnology，Nanjing211167，Chma
2．BASFConstructionChemicals(Shanghai)Co．，Ltd．，Shanghai200001，China)
Abstract： Influence of fiber an d air entraining agent On frost resistance has been evaluated．It was found that both of fiber and air entraining a—
gent can improve frost resistance of concrete，according to the results about mass loss and the dynamic modulus of concrete samples during the
freeze—thaw cycles．Fiber promoted the frost resistance of concrete samples due to its anti—cracking performance，while air entraining agent im·
proved the frost resistance ofconcrete samples du e to the optimization ofpore structure．
Key w ords： fiber；air entraining agent；frost resistance
0 引言
抗凍性是混凝土耐久性的最重要的指標(biāo)之一。因此，工程界
對(duì)提高混凝土抗凍性非常關(guān)心?；炷恋目箖瞿途眯砸饑?guó)內(nèi)
外眾多學(xué)者的興趣，不僅因?yàn)樗怯绊懟炷潦褂脡勖?hào)l生能的
一個(gè)非常重要的因素，同時(shí)也因?yàn)榛炷恋膬龊Πl(fā)生的范圍極其
廣泛。我國(guó)地域遼闊，有相當(dāng)大的部分處于嚴(yán)寒地帶，不少水工
建筑物出現(xiàn)了凍融破壞現(xiàn)象寒冷地區(qū)的水工、港工、道路和橋梁
等工程中的混凝土結(jié)構(gòu)物或構(gòu)筑物在凍融循環(huán)作用下的凍融破
壞是運(yùn)行過(guò)程中的主要病害【I]。隨著我國(guó)改革和建設(shè)的不斷發(fā)展，
寒冷地區(qū)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的日益增多，尤其是我國(guó)西北
部地區(qū)，在西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略政策的推動(dòng)下，大大加快了這些地區(qū)
的建設(shè)速度，建筑材料的凍融破壞行為愈來(lái)愈受到人們的重視。
抗凍性表示混凝土抵抗凍融循環(huán)作用的能力，是評(píng)價(jià)寒冷地區(qū)混
凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久l生的重要指標(biāo)。所以，研究混凝土抗
凍性的改善措施，具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。本章主要研究集料、纖維
以及引氣劑對(duì)硬化水泥基材料的抗凍性的影響規(guī)律及機(jī)理。
1 試驗(yàn)原材料與方法
1．1 原材料
配制混凝土所用水泥：P·O 42．5級(jí)水泥，江蘇小野田水泥廠
生產(chǎn)，其化學(xué)組成見(jiàn)表1；砂：II區(qū)中砂；碎石：玄武巖(5-40mi／1)；
減水劑：江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JM．II型(摻量為0．6％
表1 水泥的化學(xué)組成 ％
水泥)；聚丙烯纖維：長(zhǎng)度15 mm，直徑20～50 Ixm。
1．2 試驗(yàn)方法
采用GBJ 82__85《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久l生能試驗(yàn)方法》
抗凍性能試驗(yàn)(快凍法)?；炷猎嚇优浜媳纫?jiàn)表2，其中P04表
示W(wǎng)／C=0．4普通混凝土，P14表示W(wǎng)／C=0．4摻引氣劑混凝土，
P24表示W(wǎng)／C=0．4摻聚丙烯纖維混凝土，P045表示W(wǎng)／C=0．45
普通混凝土，P145表示W(wǎng)／C=0．45摻引氣劑混凝土，P245表示
W／C=0．45摻聚丙烯纖維混凝土。成型前將試模擦凈，緊密裝配，內(nèi)
壁均勻涂一薄層機(jī)油，然后將制得的試件編號(hào)，放人養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)。
試件成型室溫度(20±2)℃，相對(duì)濕度大于50％，試件養(yǎng)護(hù)箱溫度
保持在(20~1)℃ ，相對(duì)濕度大于90％。試件成型后經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)
(24±2)h，脫模，然后將試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)24d，水中浸泡4d進(jìn)行陜凍。
混凝土棱柱體試件每25次循環(huán)進(jìn)行一次陛能測(cè)試，包括動(dòng)彈性模
量和質(zhì)量測(cè)定。動(dòng)彈l生模量采用彈性模量測(cè)定儀測(cè)量。從凍融機(jī)中
取出試件稱其質(zhì)量的時(shí)候，先用濕布擦拭表面后采用感量為0．2 g
的電子天平稱重，試件凍融后的質(zhì)量損失率按式(1)計(jì)算：
，’ ，1
Wr=t-o-'．．,xlO0％ (1)
Go
式中： ——經(jīng)過(guò)次凍融循環(huán)后試件的質(zhì)量損失率，％；
收稿日期：2011-o4—17
基金項(xiàng)目：南京工程學(xué)院引進(jìn)人才科研啟動(dòng)基金(YKJ201013)；高性能土木工程材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金課題(2010CEM019)
· l14·
表2 混凝土試件配合比
編號(hào) ， ¨ ¨
k ¨ ¨
G。——凍融前試件的質(zhì)量，g； ．
G ——經(jīng)過(guò)次凍融循環(huán)后試件的質(zhì)量，g。
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2．1 纖維的作用
吳中偉認(rèn)為，復(fù)合化是水泥基材料高性能化的主要途徑，
纖維增強(qiáng)則是核心2j。通過(guò)在混凝土中摻人纖維可以提高混凝
土的抗拉強(qiáng)度、改善混凝土的脆性和抗裂性能等。目前關(guān)于纖維
增強(qiáng)混凝土材料的力學(xué)性能、抗裂性能方面的研究較多，而對(duì)
混凝土凍融破壞的抑制機(jī)理研究相對(duì)較少。為進(jìn)一步分析纖維
對(duì)混凝土凍融破壞的抑制機(jī)理，分別研究了凍融過(guò)程中混凝土
試樣的質(zhì)量損失以及動(dòng)彈性模量的變化。
圖1給出了聚丙烯纖維混凝土在凍融循環(huán)過(guò)程中的質(zhì)量
損失。如圖1所示，無(wú)論是W／C=0．4還是W／C=0．45，隨著循環(huán)
次數(shù)的增加，聚丙烯纖維混凝土和普通混凝土的質(zhì)量損失率均
增加，但是聚丙烯纖維}昆凝土質(zhì)量損失率明顯小于普通混凝土
的質(zhì)量損失。兩種水灰比普通混凝土分別在175次和150次凍
融循環(huán)時(shí)，質(zhì)量損失就已經(jīng)超過(guò)5％，而兩種水灰比聚丙烯纖維
混凝土質(zhì)量損失分別為1．27％以及1．56％，兩種水灰比的聚丙
烯纖維混凝土直到275次質(zhì)量損失率僅為2．50％和2．97％，均
未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的極限值5％。聚丙烯纖維混凝土在凍融循環(huán)
過(guò)程中相對(duì)動(dòng)彈性模量見(jiàn)圖2。從圖2可以看出，聚丙烯纖維混
凝土的動(dòng)彈性模量隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加呈減小的趨勢(shì)。
w／c=0．4聚丙烯纖維混凝土在200次循環(huán)時(shí)，相對(duì)動(dòng)彈性模量
只有61％，接近60％的破壞標(biāo)準(zhǔn)，之后由于表面剝落嚴(yán)重，不能
精確地檢測(cè)動(dòng)彈性模量。W／C=0．45聚丙烯纖維混凝土在200次
循環(huán)時(shí)，相對(duì)動(dòng)彈性模量只有55％，達(dá)到60％的破壞標(biāo)準(zhǔn)。圖3
芝
敏
凍融循環(huán)次數(shù) 凍融循環(huán)次數(shù)
(a)W／C=0 40 (b)W／C=0．45
圖1 纖維混凝±試樣在凍融循環(huán)過(guò)程中的質(zhì)量損失
凍融循環(huán)次數(shù) 凍融循環(huán)次數(shù)
(a)W／C=0．40 (b)W／C=0．45
圖2 混凝士試件凍融循環(huán)過(guò)程中的動(dòng)彈性模量的變化
圖3 纖維混凝土試件循環(huán)過(guò)程中的外觀
給出了W／C=0．4纖維混凝土試件分別在175次循環(huán)的外觀。從
圖3可以看出，175次循環(huán)時(shí)，表面幾乎沒(méi)有出現(xiàn)明顯的開(kāi)裂或
剝落。纖維具有抗裂性能這點(diǎn)是被廣大學(xué)者一致認(rèn)同的，所以纖
維很可能是通過(guò)改善混凝土的抗裂性能，抑制混凝土表面的開(kāi)
裂和剝落來(lái)提高抗凍性。
2．2 引氣劑的作用
凍融循環(huán)過(guò)程中混凝土的質(zhì)量損失如圖4所示，無(wú)論W／C=
0．4還是W／C=0．45，引氣混凝土的質(zhì)量損失明顯小于普通混凝
土的質(zhì)量損失。對(duì)于W／C=0．4普通混凝土，在175次凍融循環(huán)時(shí)，
質(zhì)量損失達(dá)到9．19％，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)(GBJ 82—1985)規(guī)定的極限值
5％，}昆凝土完全破壞，而引氣混凝土質(zhì)量損失率僅為1．02％左
右。對(duì)于W／C=0．45普通混凝土，在150次凍融循環(huán)時(shí)，質(zhì)量損
失達(dá)到10．30％，試件完全破壞，而引氣混凝土此時(shí)的質(zhì)量損失
率僅為0．60％左右。在300次凍融循環(huán)的時(shí)候，W／C=0．4引氣混
凝土和W／C=0．45引氣混凝土質(zhì)量損失分別為1．55％、1．89％，
遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于5％的極限值，為高抗凍混凝土。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，開(kāi)始
凍融循環(huán)期間出現(xiàn)質(zhì)量不損失反而增加的現(xiàn)象，可能是由于破
壞前試件內(nèi)部可能存在微裂紋，這些微裂紋吸水飽和引起質(zhì)量
增加所致，這種情況之前學(xué)者也有發(fā)現(xiàn) 。
L 羹
凍融循環(huán)次數(shù) 凍融循環(huán)次數(shù)
(a)W／C=0．40 (b)W／C=0．45
圖4 混凝土試件在凍融循環(huán)過(guò)程中的質(zhì)置損失
混凝土動(dòng)彈性模量損失與凍融循環(huán)次數(shù)的關(guān)系見(jiàn)圖5。試
驗(yàn)結(jié)果表明：隨著凍融次數(shù)的增加，普通混凝土與引氣混凝土
的動(dòng)彈性模量損失率均增加，且普通混凝土試樣動(dòng)彈性模量損
失率增加的比較快。對(duì)于W／C=0．4普通混凝土試樣，在150次循
環(huán)的時(shí)候相對(duì)動(dòng)彈性模量達(dá)到65．0％，接近于60％極限值，而此
時(shí)摻引氣劑混凝土試樣相對(duì)動(dòng)彈性模量為90．0％，在300次循環(huán)
時(shí)引氣劑}昆凝土相對(duì)動(dòng)彈性模量只有74％。對(duì)于W／C=0．45混
凝土試樣，普通混凝土在150次循環(huán)的時(shí)候相對(duì)動(dòng)彈性模量達(dá)
到61．0％o，接近于60％極限值，已經(jīng)破壞，而此時(shí)摻引氣劑混凝
土試樣相對(duì)動(dòng)彈性模量?jī)H為88．0％，在300次循環(huán)時(shí)引氣劑混凝
土相對(duì)動(dòng)彈性模量則達(dá)到70．0％。質(zhì)量損失主要是由于試樣表
面剝落所致，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，混凝土試件表面呈層
· 下轉(zhuǎn)第118頁(yè)
· l15·
(2)注漿設(shè)計(jì)壓力是指注漿孔孑L口壓力，而不是泵的工作
壓力。
(3)要注意保證注漿泵能正常工作，注漿管路暢通，壓力顯
示系統(tǒng)正確無(wú)誤。
(4)正常情況下漿液要從管片的對(duì)稱位置注入，防止產(chǎn)生
偏壓使管片發(fā)生錯(cuò)臺(tái)或損壞。
(5)注漿過(guò)程中要密切關(guān)注管片的變形情況，若發(fā)現(xiàn)管片
有破損、錯(cuò)臺(tái)、上浮等現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿。
(6)注漿過(guò)程中，若在不提高注漿壓力而注漿量很大，或注
漿量突然增加時(shí)應(yīng)檢查是否發(fā)生了漏漿或注入掌子面，若發(fā)生
前述現(xiàn)象應(yīng)停止注漿，妥善處理后再繼續(xù)注入。
(7)注漿過(guò)程中若發(fā)生管路堵塞，應(yīng)立即處理以防止管中
漿液凝結(jié)。
(8)作業(yè)完畢后，攪拌機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、泵、注漿管路一定要及時(shí)
清理干凈，每一個(gè)工作班清理一次。
(9)在需要長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)，必須拆除注漿管路，將注漿管路
清洗干凈；砂漿注漿罐內(nèi)若有余料，用注漿機(jī)將砂漿輸入運(yùn)輸
車，在豎井內(nèi)用門吊轉(zhuǎn)運(yùn)至另一條洞內(nèi)使用。
2．13 注漿質(zhì)量控制措施
(I)注漿要是按特殊控制程序進(jìn)行控制：人員需培訓(xùn)上崗；
所用設(shè)備、計(jì)量器具等需經(jīng)過(guò)鑒定；施工過(guò)程施行連續(xù)監(jiān)控，并
形成記錄。
(2)注漿前進(jìn)行詳細(xì)的漿材配合比試驗(yàn)，選定合適的注漿
· 上接第115頁(yè)
10O
囊9 0。
咖I 7O
60
5O
40
琶
皤
口刪
融
凍融循環(huán)次數(shù) 凍融循環(huán)次數(shù)
(a)W／C=0．40 (b)W／C=O．45
圖5 混凝土試件凍融循環(huán)過(guò)程中的動(dòng)彈性模量的變化
圖6 引氣混凝土試件在300次循環(huán)時(shí)的外觀
狀剝落，剝落較多時(shí)，粗骨料外露，最嚴(yán)重的情況可以使整個(gè)試件
解體。300次凍融循環(huán)的時(shí)候，引氣混凝土表面砂漿開(kāi)始剝落，骨
料外露，但整體結(jié)構(gòu)依然較密實(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)疏松現(xiàn)象，見(jiàn)圖6。引氣
劑則通過(guò)細(xì)化混凝土內(nèi)部孔隙，改善孔結(jié)構(gòu)，從而提高抗凍性l5】。
從以上試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，未摻引氣劑的普通混凝土在凍
融循環(huán)過(guò)程中，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到比較大的
影響，產(chǎn)生了比較嚴(yán)重的損傷，而摻引氣劑混凝土動(dòng)彈性模量
損失相對(duì)普通混凝土來(lái)說(shuō)不是很明顯，內(nèi)部損傷沒(méi)有普通混凝
· 11 8·
材料及漿液配合比，保證所選漿材配合比、強(qiáng)度、耐久性等物理
力學(xué)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。
(3)注漿過(guò)程中嚴(yán)格做到“不注漿、不掘進(jìn)”。
(4)制訂詳細(xì)的注漿施工設(shè)計(jì)和工藝流程及注漿質(zhì)量控制程
序，嚴(yán)格按要求實(shí)施注漿、檢查、記錄、分析，及時(shí)做出P(注漿壓
力)一p(注漿量) (時(shí)間)曲線，分析注漿效果，反饋指導(dǎo)下次注漿。
(5)根據(jù)洞內(nèi)管片襯砌變形和地面及周圍建筑物變形檢測(cè)
結(jié)果，進(jìn)行信息反饋，修正注漿參數(shù)設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。
(6)做好注漿設(shè)備的維修保養(yǎng)，注漿材料供應(yīng)，保證注漿作
業(yè)順利連續(xù)不中斷進(jìn)行。
3 結(jié)束語(yǔ)
同步注漿材料受地質(zhì)條件、地下水狀況、施工技術(shù)等多方
面因素的影響，在滿足設(shè)計(jì)的前提下，有針對(duì)性的進(jìn)行配合比
設(shè)計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，這樣所配制的漿液，不但
各項(xiàng)指標(biāo)能滿足施工要求，而且有良好的經(jīng)濟(jì)性，有利于降低
施工成本。同步注漿的好壞直接關(guān)系到盾構(gòu)隧洞的穩(wěn)定性和地
表環(huán)境的安全性，相信同步注漿技術(shù)也將日臻完善。
作者簡(jiǎn)介
聯(lián)系地址
聯(lián)系電話
王曉霞(1972一)，女。
太原市小店區(qū)平陽(yáng)路西一巷7號(hào)中鐵十七局集團(tuán)工程檢
測(cè)中1~(030012)
l3934501219
土嚴(yán)重。
3 結(jié)論
纖維通過(guò)改善混凝土的抗裂性能，抑制混凝土表面的開(kāi)裂
和剝落來(lái)提高抗凍性；引氣劑則通過(guò)細(xì)化混凝土內(nèi)部孔隙，改善
孑L結(jié)構(gòu)，從而提高抗凍性。總體來(lái)說(shuō)，纖維與引氣劑的摻入均有
利于提高混凝土試件的抗凍性，且引氣劑對(duì)混凝土抗凍性的改
善效果要稍微優(yōu)于纖維。本文只研究了聚丙烯纖維，對(duì)于其他種
類的纖維是否也是這種結(jié)果還需要開(kāi)展進(jìn)一步的研究工作。
參考文獻(xiàn)：
[1】唐光普，劉西拉，施士升．凍融條件下混凝土破壞面演化模型研究【J】．
巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25(12)：2572—2578．
[2]吳仲偉．纖維增強(qiáng)一水泥基材料的未來(lái)[J】．；昆凝土與水泥制品，1999
(1)：5-6．
【3】FOY C，PIGEON M，BAGER D，et a1．Influence of chloride solution COUcentration
on deicer salt scaling deterioratiom of concrete[J]．ACI Mate—
rials Journal，1999，96(4)：429—435．
[4】COHEN M D，ZHOU Y X，DOLCH W L．Non—air—entrained concrete—
is it frost resistant[J]．ACI Materials Journal，1992，89(2)：406-415．
[5】張士萍，鄧敏，吳建華，等孑L結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土抗凍性的影響【J]．武漢理
工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(6)：56—59．
作者簡(jiǎn)介
聯(lián)系地址
聯(lián)系電話
張士萍(1982一)，女，博士，主要研究方向?yàn)樗嗷炷敛?
料的耐久性。
江蘇省南京市江寧科學(xué)園弘景大道1號(hào)南京工程學(xué)院建
筑工程學(xué)院(21 1 167)
13770604152

網(wǎng)友評(píng)論 more

建筑安全論文最新內(nèi)容

03-05