提高混凝土抗凍耐久性技術(shù)的研究綜述_1

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1、提高混凝土抗凍耐久性技術(shù)的研究綜述摘要：本文針對北方寒冷地區(qū)混凝土凍融破壞問題，扼要綜述了國內(nèi)外混凝土抗凍耐久性技術(shù)的研究動(dòng)態(tài)，敘述了利用礦物摻合料和復(fù)合摻入混合料是改善混凝土抗凍耐久性的有效措施。關(guān)鍵詞：混凝土耐久性凍融破壞礦物摻合料1　前言　　混凝土的耐久性是混凝土抵抗氣候變化、化學(xué)侵蝕、磨損或任何其它破壞過程的能力，當(dāng)在暴露的環(huán)境中，能耐久的混凝土應(yīng)保持其形態(tài)、質(zhì)量和使用功能?；炷恋哪途眯匝芯績?nèi)容包括:鋼筋銹蝕、化學(xué)腐蝕、凍融破壞、堿集料破壞?；炷恋目箖鲂宰鳛榛炷聊途眯缘囊粋€(gè)重要內(nèi)容，在北方寒冷地區(qū)工程中是急待解決的重要問題之

2、一?！　∥覈赜蜻|闊，有相當(dāng)大的部分處于嚴(yán)寒地帶，致使不少水工建筑物發(fā)生了凍融破壞現(xiàn)象。根據(jù)全國水工建筑物耐久性調(diào)查資料[1]，在3座大型混凝土壩工程、40余座中小型工程中，%的大壩和21%的中小型水工建筑物存在凍融破壞問題，大壩混凝土的凍融破壞主要集中在東北、華北、西北地區(qū)。尤其在東北嚴(yán)寒地區(qū)，興建的水工混凝土建筑物，幾乎100%工程局部或大面積地遭受不同程度的凍融破壞。除三北地區(qū)普遍發(fā)現(xiàn)混凝土的凍融破壞現(xiàn)象外，地處較為溫和的華東地區(qū)的混凝土建筑物也發(fā)現(xiàn)有凍融現(xiàn)象?！　∫虼?，混凝土的凍融破壞是我國建筑物老化病害的主要問題之一，嚴(yán)重影響了

3、建筑物的長期使用和安全運(yùn)行，為使這些工程繼續(xù)發(fā)揮作用和效益，各部門每年都耗費(fèi)巨額的維修費(fèi)用，而這些維修費(fèi)用為建設(shè)費(fèi)用的1～倍。美國投入混凝土基建工程的總造價(jià)為1萬億美元，據(jù)估計(jì)今后每年用于混凝土工程維修和重建的費(fèi)用估計(jì)達(dá)3000億美元[]?！⊥饧觿└纳瓶箖瞿途眯约夹g(shù)研究動(dòng)態(tài).1　引氣劑　　長期的工程實(shí)踐與室內(nèi)研究資料表明:提高混凝土抗凍耐久性的一個(gè)十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中摻入一定量的引氣劑。引氣劑是具有增水作用的表面活性物質(zhì)，它可以明顯的降低混凝土拌合水的表面張力和表面能，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量的微小穩(wěn)定的封閉氣泡。這些氣泡切

4、斷了部分毛細(xì)管通路能使混凝土結(jié)冰時(shí)產(chǎn)生的膨脹壓力得到緩解，不使混凝土遭到破壞，起到緩沖減壓的作用。這些氣泡可以阻斷混凝土內(nèi)部毛細(xì)管與外界的通路，使外界水份不易浸入，減少了混凝土的滲透性。同時(shí)大量的氣泡還能起到潤滑作用，改善混凝土和易性。因此，摻用引氣劑，使混凝土內(nèi)部具有足夠的含氣量，改善了混凝土內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)，大大提高混凝土的抗凍耐久性。國內(nèi)外的大量研究成果與工程實(shí)踐均表明引氣后混凝土的抗凍性可成倍提高[][][]?！　∶绹亲钤玳_始研究引氣劑的國家，自193年在美國堪薩斯州與紐約州道路工程施工中發(fā)現(xiàn)引氣混凝土，至今已有半個(gè)多世紀(jì)。挪威[]

5、197年首次在大壩中使用引氣劑，經(jīng)過20年運(yùn)行后，摻引氣劑的混凝土表面完好無損，而未摻引氣劑的混凝土則已遭受較嚴(yán)重的凍融破壞。我國這方面的工作始于50年代。我國混凝土學(xué)科創(chuàng)始人吳中偉教授，在50年代初期就強(qiáng)調(diào)了混凝土抗凍的重要性，并創(chuàng)先研制了松香熱聚物加氣劑(引氣劑)，應(yīng)用于治淮水利混凝土工程，開創(chuàng)了我國采用引氣劑而提高混凝土抗凍耐久性的先河。范沈撫(1991年)分析了摻引氣劑混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗凍耐久性，得出與上述同樣結(jié)論[]：摻用引氣劑，使混凝土達(dá)到足夠的含氣量要求，可改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)，并明顯改善混凝土的抗凍耐久性?！　鴥?nèi)外許

6、多學(xué)者研究了影響混凝土抗耐久性的因素，SEibel，Sellebold，Malhotra，Pigen等人[][][10]研究表明：混凝土的含氣量、臨界氣泡間距、水灰比、骨料、臨界飽水度和降溫速度等因素綜合決定了混凝土的抗凍耐久性能。StarkandLudwig(199)提出[11]：水泥熟料中CA的含量的增加會(huì)提高其混凝土的抗凍耐久性，但會(huì)降低混凝土抵抗鹽凍能力。Osama(1998)研究了水泥品種，引氣劑質(zhì)量及引氣的方法對混凝土抗凍融耐久性影響，得出[1]：引氣能顯著提高混凝土的抗凍融性，然而，長期處于凍融循環(huán)的混凝土的抗凍能力則取決于

7、天氣的惡劣程度及凍融周期的頻率。關(guān)英俊，范沈撫[1](1990)討論了提高水工混凝土抗凍耐久性的技術(shù)措施，提出耐凍混凝土必須正確進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，摻優(yōu)質(zhì)引氣劑，減小水灰比，合理選用原材料，還要嚴(yán)格按施工規(guī)范技術(shù)要求施工，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)?！　》渡驌醄1](1993)進(jìn)一步研究得出：混凝土孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)是影響混凝土抗凍耐久性的根本所在?；炷恋目箖瞿途眯噪S孔結(jié)構(gòu)性質(zhì)變化而變化，當(dāng)孔間距系數(shù)小于250μm時(shí)，混凝土抗凍耐久性指數(shù)基本能達(dá)到60%以上，即可經(jīng)受300次快速凍融循環(huán)試驗(yàn)。這一點(diǎn)與Powers的臨界孔間距概念相符：早在50年代，鮑爾斯(T.C.P

8、owers)等人首先開展了摻引氣劑硬化混凝土孔結(jié)構(gòu)的測試分析研究，并提出了滿足混凝土抗凍耐久性要求的孔間距系數(shù)的重要概念：即當(dāng)孔間距小于臨界孔間距(朱蓓蓉，吳學(xué)禮，黃土元(1999)認(rèn)為[1]