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不同受冻条件下混凝土力学性能的研究

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  摘要:研究掺入不同矿物掺合料的混凝土在两种受冻制度下的抗压强度、抗折强度损失率,以期提高混凝土的抗冻性能。
  关键词:矿物掺合料;损失率;早期强度
   随着我国经济建设的发展,我国已进入了一个经济腾飞的时代。为了平衡地区的经济发展,中央先后提出了西部大开发和振兴老工业基地,要加快这些地区的经济建设,提高这些地区从民的生活水平,而其首要问题就是基础设施的建设,如青藏铁路的建设以及各省市的路桥建设等等。但在这些地区施工受季节限制严重,如在黑龙江省,满足冬期施工的时间最短的也要6个月,在某些地区能有8~9个月;而在青藏高原的某些地方冬日平均气温小于5℃的时间达到11个月之久,这给施工带来了很大的困难,为了加快施工进度,在这些地方不可避免地要在寒冷条件下施工。
   对在承受两种不同受冻制度后混凝土的后期力学性能进行了研究,希望能够对实际工程提供一定的指导,以期对控制早期受冻混凝土后期性能质量有所帮助。
  1、 试验方案
   本文研究了掺入不同矿物掺合料的混凝土在两种受冻制度下,即混凝土分别在正温下养护6h和48h后放在-10℃的环境中7d,转正温28d后其抗压强度、抗折强度的变化,从而揭示不同矿物掺合料对早期受冻混凝土力学性能的影响。
  2、早期受冻对掺矿物掺合料混凝土力学性能的影响
   从试验中可看出当在混凝土中加入矿物掺合料时,其早期受冻后立方体抗压强度低于基准混凝土的。
   掺粉煤灰的混凝土,养护6h后受冻,掺粉煤灰混凝土立方体抗压强度下降了24%;养护48h后受冻,掺粉煤灰混凝土立方体抗压强度不但没有下降,反而稍有增长,增长了9%。
   掺矿渣的混凝土,养护6h后受冻,掺矿渣混凝土的立方体抗压强度下降了22%;养护48h后受冻,掺矿渣混凝土立方体抗压强度没有下降,也稍有增长,增长了10%。
   掺矿物掺合料的混凝土养护6h后受冻其立方体抗压强度下降程度都要小于基准混凝土的,基准混凝土下降了35%。是因为水泥用量大于300kg/m3可以满足强度要求,表明规范规定的水泥用量不小于300kg/m3是正确的,但必须是48h内不能受冻,且在20℃养护时应达到20MPa。
   在三种养护制度下,基准混凝土的抗折强度均高于其它两种混凝土,而掺粉煤灰的混凝土的抗折强度与掺矿渣的混凝土的抗折强度比较接近。掺粉煤灰的混凝土,养护6h后受冻,掺粉煤灰混凝土抗折强度下降了31%;养护48h后受冻,掺粉煤灰混凝土抗折强度与标准养护28d的抗折强度一致,其比值是100%。掺矿渣的混凝土,养护6h后受冻,掺矿渣混凝土的抗折强度下降了29%;养护48h后受冻,掺矿渣混凝土抗折强度稍有下降,下降了10%。与基准混凝土相比,-7+28d制度下掺矿物掺合料的混凝土抗折强度下降程度要高,高出大约10%左右。
   粉煤灰和矿渣由于其活性低于水泥的活性,在混凝土中以粉煤灰和矿渣取代部分水泥会降低混凝土早期的水化程度,当预养时间较短时,掺粉煤灰和矿渣的混凝土的早期形成的结构弱于普通混凝土的早期结构,早期强度也低于普通混凝土的早期强度,当混凝土在早期受冻,由于掺粉煤灰和矿渣的混凝土水化程度低,可冻水量大,且结构差,因此掺粉煤灰和矿渣的混凝土受冻损伤程度大,即使转正温后其强度恢复能力有限,所以各项力学性能都低于基准混凝土。若延长混凝土的预养时间,混凝土水化程度增加,可冻水量减少,混凝土早期结构形成得比较成熟,强度也较高,如基准混凝土标准养护2d后强度为21MPa,掺粉煤灰的混凝土标准养护2d后立方体抗压强度为24.0MPa,掺矿渣的混凝土标准养护2d后强度为21.4MPa,三种混凝土的立方体抗压强度很接近,因为设计混凝土配合比时,采用了超量取代法,即一部分粉煤灰取代等体积水泥,超量部分粉煤灰则取代等体积砂子。后者所获得的强度增加效应,可以补偿粉煤灰取代水泥所降低的早期强度,从而使得掺粉煤灰和矿渣的混凝土的立方体抗压强度与基准混凝土的立方体抗压强度相近。这足以抵抗受冻时的破坏力,因此+2-7+28d制度下基准混凝土与掺粉煤灰与矿渣的混凝土的力学性能相近。
  3 、结语
   通过对掺入不同矿物掺合料的混凝土在两种受冻制度下的抗压强度、抗折强度的试验发现:
   1. 掺粉煤灰和矿渣的混凝土在-7+28d的养护制度下的力学性能比基准混凝土的低,除强度损失率较基准的小外,其它力学性能损失率均高于基准混凝土的;
   2. 经48h预养后,掺粉煤灰和矿渣的混凝土在-7+28d的养护制度下的力学性能虽与基准混凝土有一定的差距,但与其28d的力学性能相近。


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