关于抗冻混凝土的含气量及气泡间距临界值的探讨

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发布时间：2021-09-16

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关于抗冻混凝土的含气量及气泡问距临界值的探讨
朱志远，王世智，阎勇刚，岑国平，刘庆涛
(1．兰州军区空军后勤部，甘肃兰州730020；
2．空军工程大学工程学院，陕西西安710038)
摘要：通过研究对水灰比、含气量对混凝土气泡结构和抗冻性的影响，FHWA质疑了ACI关于保证混凝土抗冻耐久性的含
气量与气泡间距的临界值。研究结果表明，在水灰比为0．4～0．5、含气量为2．5％～4．5％范围内，含气量为3．5％和4．5％的
混凝土的抗冻性能相似，耐久性系数都在80％以上。水灰比对混凝土抗冻性的影响很小，没有发现水灰比与引气混凝土抗冻
性之间存在明显的联系。对混凝土抗冻耐久性具有决定性的影响是气泡间距系数，随着气泡间距的减小，混凝士的抗冻性能
在提高。
关键词：道面混凝土；抗冻性；含气量；气泡结构
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1008—1933(2011)05—222一o3
Discussion on critical air content and air-void spacing for frost resistance
of concrete
ZHU Zhiyuan ，WANG Shizhi ，YAN Yonggang ，CEN Guoping ，LIU Qingtao
(1．Air Force Logistics Department of Lanzhou Military Area Command，Lanzhou 730020，China；
2．Air Force Engineering University Engineering College，Xi’an 710038，China)
Abstract：The influence of water-cement(W／C) ratio and air content on the freeze—thaw resistance and microstructure was
investigated，FHWA thought the critical value of freeze—thaw resistance durability was too rigorous that is constituted by ACI．The
experiment WaS designed for concretes with fresh air contents ranging from 2．5 to 4．5 percent and W／C ratio ranging from 0．4 to 0．5，
it can be indicated that the mixes with fresh air content in the levels of 3．5 percent and 4．5 percent present similar freeze—thaw
resistance．They last at least 300 cycles and their durability factors are higher than 80 percent．The W／C ratio(within the range tested)
does not appear to play a significant role on the freeze—thaw resistance．No trend was observed in terms of the efect of W／C ratio on
freeze—thaw resistance for the mixes investigated．Nevertheless，this diference in perform ance seems to be much more related to the air
void system than to the air content and W／C ratio，where the mix presents lower spacing factor，the better freeze—thaw resistance．
Key words：pavement concrete；freeze—thaw resistance；air content；air-void structure
0 引言
当前，混凝土耐久性问题已经成为全球土木工
程界公认的首要问题，很多工程的破坏和失效，不是
由于混凝土强度不足，而是由于混凝土在各种严酷
环境下因耐久性不足引起的。对于寒冷地区的机场
道面和公路路面混凝土来说，抗冻性是关乎混凝土
耐久J陛与否的关键因素。据统计，美国2004年关于
高速公路混凝土的制造和维修的造价已高达90亿
美元，但是，美国34％的主要路面仍然处于一般和
不良状况⋯ 。对于寒冷地区由冻融引起的混凝土
劣化，至今仍未得到很好的解决 J。混凝土抗冻耐
久性研究的代表人物是Powers，他提出的水压力学
收稿日期：2010~3—15
作者简介：朱志远(1981一)，男，河南许昌人，博士，研究方向：混凝
土耐久性。
E —mail：kgywx2011@ 126．corn
说和渗透学说以及临界尺寸概念 J，为说明混
凝土抗冻性提供了有力的判据。掺加引气剂被视为
是改善混凝土抗冻性最有效的措施。引气的目的，
就是为混凝土提供足够的气泡数量，以增多内部逃
逸边界。
随着研究的不断深入，人们发现，混凝土含气量
不是决定混凝土抗冻性好坏的唯一参数，对混凝土
抗冻耐久性具有决定性影响的是硬化混凝土中的气
泡结构参数(如气泡间距系数、气泡比表面积
等) 。Powers曾对混凝土内部气泡分布与间距
进行了细致计算，在含气量和间距系数之间提出了
两个公式，该公式被视为评价抗冻性的基础。目
前，国外基本都采纳了Powers的意见，认为单独控
制混凝土的含气量作为混凝土抗冻耐久性设计的单
一指标还不完善，还应控制混凝土的气泡体系参数，
并相应提出了保证混凝土抗冻耐久性的含气量和气
泡间距的临界值。但各国的临界值却不尽相同。‘ ，