矿物掺合料对混凝土抗冻性的影响

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发布时间：2022-03-15

资料介绍

通过硬化水泥浆体孑L结构、混凝土力学性能和抗冻融指数等项目的测试，研究了孔结构对不同强度等级混凝土抗冻性的影响。
结果表明：直径小于 20 nm 的孑L与混凝土的强度及抗冻性均成正关联，为无害孔；直径大于 20 nm 的孑L与混凝土的强度及抗冻性均成负关
联，为有害孔；硅灰和粉煤灰双掺及硅灰、粉煤灰和矿渣三掺对水泥浆体孔结构均产生不同程度的影响，可以减少有害孔，增加无害孔，同
时还可以降低孔隙率，减小平均孔径及最可几孔径，增大孔表面积。在混凝土中掺人矿物掺合料进行孑L结构的细化和优化是提高混凝土抗
冻性的重要途径。
关键词：水工材料；抗冻性；试验分析；混凝土；孑L结构；矿物掺合料；灰色关联分析
中图分类号：’ TU528．04l 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)05—0053—04
Effect of m ineral adm ixture on the frost resisttance of concrete
ZHOULi-xia，WANGQi—cai
(Lanzhou JiaotongUniversity，I an 0u 730070，China)
Abstract： The pore structure Oil the frost resistance of different--stren gth-·grade concretes were investigated by mean s of the m ercury intrusion
porosimetry of the cement pastes．the mechanical tests an d the index of freeze thaw resistance of the concretes．The results show that the volum e
fraction of 1ess than 20 nm pore has the positive effect on the compressive strength and frost resistan ce of the concrete，an d the less than 20 mm
pore is the harmless pore．Th e volume fraction ofgreater than 20 nm pore has the negative effect on the compressive strength an d frost resistance of
the concrete，and the greater than 20 n／／l pore is the harmful pore．The pore structure of the cem ent pastes are greatly influenced by the mixture of
silicafume(SF)andfly ash(FA)，themixture ofSF，FA andmicro slag(MS)．Incorporation ofmixture Can reducethe harmful pore，increasethe
harm less pore，decrease the porosity，decrease the average pore diam eter and most probable pore size，an d enlarge the total pore area．Refinement
and optimization ofpore structure by means ofthe mineral admixture’incorporation is the m ain way to improve the frost resistance in concrete．
Keyw ords： hydraulicm aterial；frost resistance；experimental analysis；concrete；pore structure；minera l adm ixture；greyincidencean alysis
0 引言
许多水工混凝土建筑物所处环境都是正负温交替的，在使
用过程中混凝土就会受到冻融循环的破坏作用而导致受冻破
坏。特别是寒冷地区的水工建筑物，其混凝土抗冻性不足是造成
结构破坏的主要原因，因此，解决混凝土材料的抗冻性问题是
提高混凝土耐久性的一个重要途径。1985年水电部关于混凝土
耐久性的调查总结报告中指出：水工混凝土的冻融破坏在东北、
华北和西北的工程中占 100％，这些大型混凝土工程的运行时间
一般在 30年左右，有的甚至不到 20年，港口码头工程特别是
接触海水的工程受冻现象尤为严重。由此可见，混凝土冻融破坏
是引起混凝土结构老化病害的主要原因之一，严重影响水工混
凝土建筑物的长期使用和安全运行。因此，开展对水工混凝土
冻融领域的研究有其现实意义。
孔结构是混凝土材料科学中细观层次的重要内容，要深人
了解混凝土材料，做到更好地认识、改善混凝土材料性能，必须
着眼于混凝土的孔结构研究。已有研究[t 表明混凝土的抗冻性
除受水泥浆一集料界面相特性影响外，水泥石的孔结构也是影响
其抗冻性的决定性因素。本试验通过研究宏观性能与细观结构
的相关关系，来探讨改善混凝土抗冻性的措施。
1 试验
1．1 材料与试验方法
1．1．1 材料
试验用水泥为永登水泥厂生产祈连山 P·0 42．5级水泥，
比表面积为 3 875 cm2／g；试验用粉煤灰为兰州第二热电厂 I级
粉煤灰，比表面积为 2 858 cm~／g；试验用磨细矿粉比表面积为
4 920 cmVg；试验用硅粉为西北铁合金厂产加密硅粉。试验用引
气剂为同济大学研制的 sJ-2型引气剂。C20、C30、C40混凝土组
使用上海花王化学有限公司产的萘系 SP-N，C50混凝土组使用
陕西咸阳混凝士外加剂有限公司产的 SDJ聚羧酸高效减水剂。
1．1．2 混凝土强度测试方法
制作强度等级为 C20、C30、C40及 C50共 l6组配合比的混
凝土试件，试样配合比见表 1，新拌混凝土的坍落度通过控制水泥
浆用量及减水剂用量满足 140-180 nlln，复合矿物掺合料 I按硅
灰-耢煤灰 =1：10配合，复合矿物掺合料 II按硅灰：粉煤灰．矿渣粉 =
1：6：3配合，掺量为30*／0，C20及 (230混凝土采用复合矿物掺合料I，
C40及 C50混凝土采用复合矿物掺合料 Ⅱ，参照 GB／T50081方