混凝土微观结构与其抗冻融能力的关系研究

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发布时间：2021-09-25

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混凝土微观结构与其抗冻融能力的关系研究
张永存。。李青宁
(1．河南城建学院交通运输工程学院，河南平顶山 467036；2．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安 710055)
摘要：按一定强度制作四组混凝土试件，一组不掺粉煤灰和引气剂，一组单掺粉煤灰，一组单掺引气剂，另一组双掺粉煤灰和
引气剂，然后测定各组试件的抗冻融性能指标和内部孔结构。试验结果表明，双掺粉煤灰和适量引气剂，可以改善混凝土内部的
孔结构，使孔径在 50 am 以下的孔所占比例明显提高，100～200 am范围内的有害孔大大减少，从而使混凝土的抗冻融能力显著
增强。
关键词：混凝土抗冻融性能；孔结构；粉煤灰；引气剂；压汞法
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)03—0031—03
Study on relationship between microstructure of concrete and its ability to freezing—thawing resistance
ZHANG Yongcan ’， LI Qingning
(1．School of Transportation Engineering，Henan University of Urban Construction，Pingaingshan 467036，China；
2．School of Civil Engineering，Xi'an University of Architecture and Technology，Xi'an 710055，China)
Abstract：Four groups of concre~ specimens were produced according tO certain intensity level，a group without fly ash and air—en—
training agents，a gr oup only with fly ash，a gr oup only with air— entraining agents，an other group with ny ash an d air— entraining
agents，then anti— freezing —thawin perform an ce indicators an d internal po re structure of th e specimens were determined．The results
show that mixing fly ash and air—entraining agents Can im prove the intern al pore structure of concrete，increasing significan tly th e pro—
portion of the pores with the diam eter less than 50 nm ，while greatly reducing the harmful pores with th e diameter range 100 tO 200 nm ，
so that the anti — freezing—-th awing pe rform ance of concrete is significan tly strengthened．
Key words：and—freezing—thawing performan ce of concrete；pore structure；fly ash；air—entraining agents；mercury porosimetry
0 引言
自18世纪 20年代波特兰水泥问世以来，以水泥为胶
凝材料的混凝土已经成为世界上使用最广泛的建筑材料，
在长期的工程实践过程中，混凝土也在不断地得到发展和
改善，从最初的素混凝土逐渐发展到了普通钢筋混凝土、
预应力混凝土、高强混凝土和高性能混凝土等，其应用的
领域也越来越广泛，在房屋建筑、公路、铁路、隧道、桥梁、
港口、水利等工程中得到了大量应用。然而混凝土在向人
们充分展现其优越性的同时，也不断暴露出自身难以克
服的缺陷，因为耐久性问题而造成结构破坏或不能正常使
用的案例层出不穷，由此造成的经济损失更是难以估量。
混凝土在恶劣环境下的耐久性问题越来越引起人们的重
视，混凝土耐久性成为近年来专家学者竞相研究的热点
问题。
混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种
环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安
全性、正常使用和可接受的外观的能力。耐久性是一个综
合性的概念，具体包括抗渗性、抗裂性、抗冻性、抗侵蚀性、
收稿日期：2014—08—27
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51078306)
抗碳化和抗碱骨料反应等。其中，在复杂环境条件下混凝
土的抗冻融能力是影响混凝土耐久性的一个重要方面，针
对混凝土的抗冻融性能，国内外有很多学者已经从多方
面、多层次、不同深度地开展了大量研究，并且也取得了很
多有用的研究成果。但是在混凝土宏观抗冻性和微细观内
部孔结构之问的关系方面研究成果不多，因此很有必要在
这方面开展研究，旨在揭示出内部孑L结构对混凝土抗冻融
能力的影响机制，从而为将来更好地制定抗冻融措施提供
理论支持。
很多研究成果都表明，混凝土内部的孔结构是影响混
凝土抗冻性的一个重要因素。我国学者吴中伟根据孔对
混凝土耐久性的影响程度，把孔分成多个级别，孔径小于
20 am 的孔为无害孔，20-50 am 的为少害孔，50-200 am
的为有害孔，孔径大于 200 am 的为多害孔。采取措施，改
善混凝土内部孔结构，减少混凝土内有害孔和多害孑L，增
加无害孔所占比重，这样就可以提高混凝土的宏观抗冻融
性能。
笔者在参考了以往相关研究成果的基础上，按某
一强度标准制作混凝土试件若干，在其中一些试件中加入