混凝土含气量对抗冻性（快冻法）的影响

混凝土含气量对抗冻性（快冻法）的影响

邹方志刘田力

抚顺市工程质量检测中心辽宁抚顺113006

摘要：根据混凝土含气量的不同，依据GB/T50082-2009中快速冻融方法检测混凝土抗冻性能，在混凝土含气量不同的情况下比对动弹性模量损失并参比抗压强度值。通过试验认为：混凝土含气量在一定合理范围内，气孔分布均匀，可以显著提高混凝土的抗冻性能，但对混凝土的强度则有一定影响。选择适宜的配合比可以提高混凝土的抗冻性能和减少其强度的相对损失。

关键词：混凝土；含气量；抗冻性；强度

1、引言

辽宁省抚顺市位于北纬41°52ˊ属于中温带东亚大陆季风气候区，冬季较长，温差较大，冬季平均气温-1～-11℃。由于地区寒冷，受冻融循环破坏严重，所以对混凝土的抗冻性能要求更高。经过参阅各类研究与文献，认为混凝土的含气量是影响混凝土抗冻性能的重要因素之一，那么就混凝土含气量与混凝土抗冻性能及抗压强度做出了相关研讨和分析。

2、试验

2.1原材料

试验用原材料如下：水泥（C）采用中国建筑材料科学研究总院生产的P•Ⅰ42.5级基准水泥，初凝时间170min、终凝时间254min、比表面积345m2/kg、7d抗折强度4.1MPa、7d抗压强度27.6MPa、28d抗折强度6.9MPa、28d抗压强度46.4MPa；砂子（S）采用河砂，细度模数μf2.8、级配区属Ⅱ区、含泥量2.3%、表观密度2630kg/m3、堆积密度1320kg/m3；石（G）为5-25mm连续级配的碎石，压碎指标值5.2%、表观密度2650kg/m3、堆积密度1540kg/m3；水（W）采用自来水；外加剂采用①聚羧酸减水剂呈液体无色状，减水率为32%、②引气剂为液体呈褐色。

2.2混凝土配合比

混凝土配合比的设计按照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》及GB8076-2008《混凝土外加剂》进行（见表1）。其中JZ为不掺引气剂的基准混凝土；SJ1至SJ4为掺入不同质量的引气剂的比对混凝土。所有混凝土拌合物的坍落度控制在210mm±10mm，且拌合物的和易性良好。

2.3.3抗冻性能（快冻法）试验

试验方法依据GB50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中4.2快冻法进行检测。检测100mm×100mm×400mm的抗冻试件在标准养护室养护24d再放入水中浸泡4d后，放入全自动冻融机HN-DR-1中经过200次循环后的质量损失及相对动弹性模量。其动弹性模量采用动弹性模量测定仪DT-16检测，检测结果详见表2。

3、结果与讨论

3.1不同含气量下混凝土的立方体抗压强度

上两表中数据为相同的混凝土配合比，掺入了不同质量的引气剂后，改变混凝土的含气量后的各个龄期立方体抗压强度及抗冻性能（快冻法）试验结果。引气剂掺入质量增大，混凝土拌合物中含气量相应的变大，混凝土中毛细孔量增大。另外，引气剂的掺入也可改变混凝土内部孔洞的结构，增加气孔的数量、降低气孔的体积，使毛细孔更加连续与密集，提高混凝土侵水受冻后内部的微气泡阻碍膨胀而较小的产生内部缺陷与损坏。但是随着混凝土内部孔隙的增加，强度会因含气量的增大而相对应的降低。由表2可知，以基准配合比（JZ）的含气量为基准，SJ1含气量增加了1.4%、SJ2含气量增加了2.3%、SJ3含气量增加了4.0%、SJ4含气量增加了4.3%，抗压强度的各个龄期阶段均较基准混凝土有不同情况的降低。以28d立方体抗压强度为例，较基准混凝土分别降低了3.1MPa、7.3MPa、12.7MPa、21.3MPa。

3.2不同含气量下混凝土的抗冻性

不同含气量下经标准养护的混凝土抗冻性能（快冻法）试验结果根据表2可以得出:含气量为2.5%的SJ1混凝土试件抗冻性较含气量为1.1%的JZ混凝土试件的抗冻性能要好，含气量分别为3.4%、5.1%的SJ2和SJ3经200次冻融循环后，质量损失与相对动弹性模量均角SJ1和JZ的混凝土快冻试件表现出明显的提高。但是引气剂掺入质量一旦超出合理范围后，其抗冻性能也会随含气量的变大而呈现跳崖式的降低，如SJ4中，质量损失降低0.6%、相对动弹性模量损失降低4.0%。经实验结果表明，含气量在一定合理范围内越高，其抗冻性能指标较未掺加引气剂的混凝土明显增强，混凝土的抗冻性越好，抗剥蚀能力也越强，尤其当混凝土设计抗冻等级标号越高时，这种改善效果也越为明显。

对于抗冻性能的提高，含气量也存在一个合理的范围，当含气量引入过低时，对提高混凝土抗冻性能作用不明显，而当含气量引入过高时，会造成强度的大幅损失。通过近20组试验以及本文所列的强度、相对动弹性模量损失及质量损失可得出，新拌混凝土含气量在3.5%～5.0%时，抗冻性能较为突出。

4结论

1、对于相同的配合比、同一龄期下，引气剂相对掺量越多，混凝土含气量越高，抗冻性能越好，而抗压强度越低；

2、含气量能提高混凝土的抗冻性，但存在一个合理的范围区间。含气量过低，混凝土的抗冻性提高不明显，而含气量过高，在提高其抗冻性的同时也会造成过多的强度损失。实验表明，当混凝土含气量为3.5%～5.0%时，其抗冻性与抗压强度较好；

3、对抗冻性能要求高的混凝土构件，在合理的提高含气量的同时，并相应的调整混凝土配合比的水胶比，以保证提高混凝土含气量后的立方体抗压强度满足设计强度等级。

参考文献

[1]施惠生.混凝土外加剂实用技术大全[M].北京:中国建材工业出版社，2008.

[2]陈建奎.混凝土外加剂原理与应用[M].北京:中国计划出版社，2004.

[3]中国建筑材料科学研究总院.GB8076-2008混凝土外加剂[S].北京:中国标准出版社，2008.