高原环境引气混凝土研究现状及抗冻耐久性提升措施分析

青藏高原平均海拔4 000多米,海拔高、气压低、正负温交替天数多,冻融破坏是导致高原地区混凝土结构物性能劣化的最主要因素之一。文章对高原环境下引气混凝土的研究现状进行了分析,论述了低气压对引气剂溶液引气性能、混凝土含气量、孔结构与气孔结构的影响规律,提出了高原环境下提高混凝土抗冻耐久性的相关措施。

黑龙江省公路引气混凝土配合比设计实例

采用引气混凝土能够降低水灰比、增强混凝土的抗冻耐久性、减轻碱集料反应带来的膨胀破坏、改善混凝土的和易性和抗渗性。尤其是在有除冰盐等盐侵蚀的地区,还能够提高混凝土结构抵抗盐冻剥蚀的能力。根据北黑高速公路建设实际,分析混凝土原材料的技术指标及对含气量的影响,选择引气混凝土参数、配合比设计参数,进行配合比设计。通过试验验证,确认配制的引气混凝土的工作性能、力学性能和抗冻耐久性良好。

纤维素纤维引气混凝土的耐久性及气孔结构研究

为了弥补引气剂造成的强度损失,进一步提高混凝土的耐久性,在混凝土中加入纤维素纤维和引气剂,研究了纤维素纤维掺量(0.08%~0.12%,体积分数)和含气量(2%~4%)对混凝土力学性能的影响,确定了引气混凝土的含气量。通过塑性收缩试验、抗渗试验、硫酸盐-干湿循环试验和冻融试验,研究了纤维素纤维对引气混凝土耐久性的影响。结合气泡间距分析试验,分析了纤维素纤维引气混凝土的气孔结构。结果表明,引气剂的加入降低了混凝土的力学性能,纤维素纤维提高了混凝土的力学性能,混凝土的含气量不宜大于3%。纤维素纤维可以提高引气混凝土的抗收缩性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀性和抗冻性。当纤维素纤维掺量为0.10%时,纤维素纤维引气混凝土的力学性能和耐久性均最佳。引气剂明显改善了混凝土的气泡体系特征,当含气量大于或等于3%时,纤维素纤维引气混凝土的气泡间距系数均小于250μm。

引气混凝土在中国盐湖环境中抗冻性的研究

用快冻法研究了普通混凝土与引气混凝土在水和西藏、内蒙古、新疆和青海盐湖卤水中的抗冻性。结果表明 ,普通混凝土在盐湖卤水中冻融时 ,引起冻融破坏的主导因素是盐结晶压 ,混凝土的抗卤水冻蚀性主要取决于盐结晶压的损伤负效应和卤水冰点降低的损伤正效应。引气产生的气孔不仅能释放水冻胀压 ,而且能更加显著的缓解盐结晶压 ,引气能否改善抗冻性主要取决于盐湖卤水的种类和成分。

冻融循环后引气混凝土双轴破坏准则研究

对经过0次、100次、200次、300次、400次冻融循环作用后的引气混凝土试件进行了双轴压、双轴拉-压荷载作用下的强度试验研究。观察了试件的破坏形态和表面裂缝的走向特征,根据试验结果分析了极限抗压、抗拉强度随冻融循环次数和应力比的变化规律。在主应力空间,建立了不同冻融循环次数后考虑应力比影响的双轴破坏准则;对于双轴压,建立了同时考虑应力比及冻融循环次数影响的破坏准则,对于双轴拉-压,建立了八面体应力空间的破坏准则;为寒冷地区处于双轴荷载作用下的引气混凝土结构的强度分析提供试验和理论依据。

掺加 SJ-2 新型引气剂引气混凝土性能研究

研究了掺加ＳＪ２新型引气剂引气混凝土的性能．结果表明：ＳＪ２新型引气剂对混凝土强度的影响程度与国外有代表性的Ｖｉｎｓｏｌ引气剂大致相同，但明显优于国内属质量较好的ＳＲ引气剂；ＳＪ２新型引气剂对混凝土抗冻性的改善效果与Ｖｉｎｓｏｌ引气剂大致相同．ＳＪ２新型引气剂是国内混凝土工程中值得推广应用的一种优质引气剂．

冻融环境下引气混凝土双轴拉-压强度和破坏准则的试验研究

本文对掺引气剂混凝土进行了不同次数快速冻融试验,用电子显微镜观察了经受不同次数冻融循环后混凝土微观结构的变化,并进行了6种应力比下的双轴拉-压试验,观察了试件破坏形态,测得了混凝土试件的抗拉强度和抗压强度。试验发现,掺引气剂混凝土在双轴拉-压荷载作用下,其抗拉强度和抗压强度均随冻融循环次数的增加而明显降低。在此基础上,分析了双轴拉-压极限强度随冻融循环次数的变化规律,并在主应力空间和八面体应力空间建立了同时考虑冻融循环次数和拉压比的破坏准则。

SJ-2新型引气剂及其引气混凝土性能

介绍了SJ 2新型引气剂性能 ,并且研究了其引气混凝土性能。结果表明 :SJ 2引气剂是一种原料来源和性能独特的新型引气剂 ,其对混凝土各项性能的影响程度可与国外有代表性的Vinsol引气剂相媲美 ,是国内混凝土工程中值得推广应用的一种优质引气剂。

-3℃养护条件下不同龄期引气混凝土强度及渗透性试验规律研究

研究负温(-3℃)养护条件下,引气混凝土在28、56、84、112、140 d不同龄期内混凝土强度及渗透性变化规律。通过与标准养护条件下对应龄期引气混凝土抗压强度及渗透性能作对比,得出了负温(-3℃)养护条件下引气混凝土随龄期增长强度损失率及渗透性能增长率。同时对该引气混凝土渗透性及强度试验数据进行回归分析,得到负温养护条件下线性相关系数,结果表明负温(-3℃)养护条件下引气混凝土渗透性与强度有较好的线性相关性。通过掌握渗透性与强度的辩证关系,可为冬季防水工程施工中耐久混凝土配合比设计提供理论支持及参考依据。

养护条件及龄期对引气混凝土强度和渗透性影响规律研究

本试验主要研究负温(-3℃)和低温(3℃)不同养护条件下,引气混凝土在7 d、14 d、28 d、56 d、84 d和112d不同龄期内强度增长规律及引气混凝土在28 d、56 d、84 d和112 d不同龄期内渗透性能变化规律。通过与标准养护条件下相应龄期引气混凝土抗压强度及渗透性能对比,得出了不同养护条件下引气混凝土随龄期增长强度损失率及渗透性能增长率。结果证明,试验龄期内引气混凝土强度损失率范围负温和低温下分别是22.40%~41.00%、7.97%~18.26%;渗透性能增长率范围,负温下约为76.52%~114.35%,低温下则在12.34%~47.86%之间波动。同时对该引气混凝土渗透性及强度实验数据进行回归分析,得到不同养护条件下线性相关系数。数据显示,负温(-3℃)养护条件下引气混凝土线性相关系数小于低温(3℃)养护条件下引气混凝土线性相关系数,说明养护温度影响混凝土渗透性与强度的线性相关性。通过掌握渗透性与强度的辩证关系,可为冬季防水工程施工中耐久混凝土配合比设计提供理论支持及参考依据。

气泡参数对引气混凝土性能的影响

通过试验研究,测试了硬化混凝土的含气量、气泡平均半径、气泡数量、气泡间隔系数,探讨了气泡参数对引气混凝土性能的影响。试验结果表明,气泡平均半径对引气混凝土抗压强度的影响最大,混凝土抗压强度随气泡平均半径的增大而降低;随着气泡数量的增多,引气混凝土干燥收缩变形呈减小趋势;气泡间距系数对引气混凝土抗冻性的影响非常显著,当气泡间距系数超过300μm时,混凝土抗冻性较差。

冻融作用对引气混凝土钢筋握裹力、碳化与氯离子扩散系数的影响

采用快速冻融试验、碳化试验以及NEL法氯离子扩散系数试验,研究了冻融作用对引气混凝土钢筋握裹力、碳化深度以及氯离子扩散系数的影响。结果表明:混凝土钢筋握裹力随受冻程度的提高明显降低,并且非引气混凝土的降低幅度明显大于引气混凝土;引气混凝土的碳化深度随受冻程度的提高明显增大。

冻融环境下引气混凝土力学性能研究

采用快速冻融的方法,对混凝土在水中进行50、100、150次冻融循环后,得到其不同循环次数下的抗压强度,分别考虑了含气量、粉煤灰掺量和水胶比3个影响混凝土抗冻性的主要因素,分析了冻融环境下的混凝土力学性能。这些结论为在冻融环境下的混凝土含气量、粉煤灰掺量和水胶比的选择提出了建议,也为受冻融循环影响的混凝土结构进一步的研究提供了参考。

引气混凝土导热系数试验与分析

为了研究引气混凝土材料的导热系数,利用基于护热板法的导热仪(DRH)测试了各种试件的导热系数,探讨了骨料含量、砂率、水灰比、粉煤灰掺量、含气量等影响混凝土导热系数的因素。根据试验结果可知,水灰比、含气量是影响混凝土导热系数的主要因素,骨料、砂率、粉煤灰掺量对导热系数也有一定的影响。

多年冻土季节活动层区引气混凝土孔结构演变规律与抗冻性研究

以多年冻土季节活动层区铁路、公路线路中桥梁的墩台基础混凝土灌注桩为背景,将持续-3℃养护下84 d时的引气混凝土和标养下28 d时的引气混凝土(两者抗压强度相同)的孔结构及抗冻性进行了对比分析,得出引气混凝土在-3℃养护环境下孔结构的演变规律和抗冻性能。结果表明:持续-3℃养护下混凝土平均孔径为标养下的1. 48～1. 63倍,气泡间距指数为标养下的1. 37～1. 61倍,孔隙率为标养下的1. 25～2. 02倍,且平均孔径随着含气量的增大先减小后增大,气泡间距系数随着含气量的增大而减小,孔隙率随着含气量的增大而增大;通过延长养护龄期抗压强度虽然最终可以达到标养下的抗压强度(龄期滞后),但混凝土的抗冻性能降低,其降低幅度不仅与含气量有关,而且与孔结构有关,含气量对混凝土抗冻性能的影响存在最优含气量,即最优含气量在3. 2%左右。

机场道面引气混凝土性能试验研究

机场道面混凝土是一种干硬性混凝土,与一般建筑工程使用的混凝土有较大区别。着重从含气量对机场道面混凝土的工作性和强度及抗冻性等方面的影响进行了试验。研究表明:抗折强度随含气量的增大而减小,但在3.5%～5.5%区间时,抗折强度下降较平缓;混凝土抗冻性随含气量的增大而提高,当含气量大于3%时,能够满足道面混凝土抗冻性要求。

高频振动对引气混凝土引气参数和抗冻能力的影响

针对两种引气混凝土施加不同时间的高频振动,采用硬化混凝土气孔结构分析仪定量地描述振动对引气混凝土含气量、气泡间距和气泡孔径分布等参数的影响,通过冻融循环试验反映高频振动与引气混凝土抗冻能力的关系。结果表明:振动施加初期混凝土含气量变化不大,随振动时间的延长(约60 s后),含气量开始大幅下降,约105s后,含气量下降放缓,最终趋于稳定;随高频振动时间的延长,混凝土气泡间距系数先增大再减小,气泡平均直径不断减小,比表面积不断增大;480～960μm的气泡对高频振动更为敏感,0～480μm的气泡在混凝土中较为稳定;长时间的高频振动会直接劣化引气性能,造成混凝土抗冻融能力下降。

海水侵蚀环境与冻融交替作用下引气混凝土性能劣化试验

以质量分数为3%氯化钠+0.34%硫酸镁配制的海水作为侵蚀液体,对引气混凝土试件进行海水浸泡与冻融循环交替作用试验,并分别测定经历102次、201次和300次冻融循环后试件的质量损失、相对动弹性模量和抗压强度等数据。结果表明:随着冻融循环次数增多,质量损失率和相对动弹性模量无明显变化,而抗压强度大幅降低。当冻融循环为300次时,质量损失率达0.28%,相对动弹性模量为100.21%,抗压强度下降了11.16%。

掺合料对引气混凝土抗冻性的影响研究

抗冻性是表征混凝土耐久性的关键指标之一,为了提高混凝土的耐久性,混凝土通常需要掺入适量的矿物掺合料,利用其微集料效应、玻璃微珠效应和火山灰效应,不仅有助于大幅度提高混凝土的抗冻性,还可以改善混凝土的抗渗性、抗氯离子渗透和抗碳化性能。研究了粉煤灰和矿渣粉的掺入对新拌混凝土和易性和硬化混凝土强度以及抗冻性的影响,研究结果表明:无论是单掺粉煤灰、单掺矿渣粉,还是两者复掺,都能够一定程度上改善引气混凝土的和易性和抗冻性。

引气混凝土的应力-应变曲线试验研究

在对普通混凝土应力-应变曲线研究的基础上,分析评价了引气混凝土峰值应力和峰值应变的关系,提出了引气混凝土的应力-应变曲线方程式,并指出了方程中的参数和含气量的定量关系。