抗冻性能

抗冻性能（精选十篇）

抗冻性能 篇1

为研究张家口坝上地区混凝土抗冻性能, 做了如下实验, 从多个方面进行研究。混凝土产生冻融破坏有两个必要条件:一是混凝土必须接触水或混凝土中有一定的含水量;二是建筑物所处的自然条件必须存在反复交替的正负温度。此外, 水泥品种、外加剂、矿物掺料、水灰比等是影响混凝土抗冻性的内在因素;混凝土浇筑和养护工艺、龄期、冻结速度、温度及冻融循环次数是影响混凝土抗冻性的外在因素。混凝土的冻融破坏是我国混凝土建筑物老化病害的主要类型之一, 严重影响了建筑物的使用寿命及安全运行。

2 石粉掺量对混凝土抗冻融性能的影响

本组试验采用了10%、20%和30%三种不同掺量的石粉取代水泥, 试件的28d抗压强度, 除D4组为88MPa之外, 其他各组均在100MPa以上。为保证试验结果的可比性, 各组配比的水胶比均为0.23, 所用石粉的比表面积均为899m2/kg。试验配合比见表1, 冻融试验结果见表2。

试验结果表明: (1) D2组混凝土 (石粉掺量为10%) 具有很高的抗冻性。其历次融循环次数的相对动弹性模量和质量损失率与不含石粉混凝土J组接近。在冻融循环过程中, 其质量损失较小, 甚至有所增加。试件表面无剥落现象。经500次快速冻融循环, 相对动弹性模量为103.6%。在配制混凝土的过程中掺用了氨基磺酸系高效减水剂 (减水率达30%) , 使水胶比大为降低, 仅为0.23。低水胶比以及石粉的微填充效应, 使混凝土密实度提高, 空隙变小, 在增强了混凝土抗渗能力、降低水饱和程度的同时, 也降低了冰点。此外, 混凝土的高强度 (D2组28d抗压强度为111MPa) 也使其抗冻融破坏能力增强。 (2) 石粉掺量增大, 混凝土抗冻性下降。石粉掺量为20%和30%的D3和D4两组混凝土, 均没有达到F300的抗冻等级。D3组混凝土在250~300次循环中, 在试件长度方向出现了横向裂缝, 最后试件断裂为两截, 断裂位置在长度方向靠近一侧的1/4处。D4组混凝土在100次循环时, 试件表面开始出现微小裂缝, 在100~150次循环中, 微小裂缝发展为横向裂缝, 试件沿此裂缝断开, 断裂位置在长度方向靠近一侧的1/3处。两组混凝土的破坏形态相似, 均为横向断裂, 断裂处的混凝土已冻碎, 水泥水化物丧失凝结力, 粗细集料离析。D3和D4两组混凝土的冻融破坏是突发性的, 在破坏时相对动弹性模量迅速下降, 而质量却有较大的增长。混凝土破坏的原因可能是由于试件在正负温度交替中产生微裂缝并发展, 正是这些微裂缝的存在 (裂缝吸水) , 试件在冻融过程中, 特别是冻坏前期, 由于毛细现象吸水造成质量有所增加, 而当混凝土强度无法抵御温度应力的疲劳作用时, 裂缝迅速扩大并最终导致混凝土的破坏。

3 添加引气性高性能混凝土的抗冻性

由实际工程经验得知, 添加引气剂是提高混凝土抗冻性最有效的措施。本试验在D3、D4两组配合比的基础上, 按胶凝材料的质量比掺入引气剂。探索了引气对混凝土抗冻性的改善效果, 并在D2组基础上, 掺入了0.2‰、0.3‰和0.4‰三种不同掺量的引气剂, 研究引气剂掺量对混凝土抗冻性的影响。水胶比及石粉的比表面积与上一组试验相同。配合比见表3, 冻融试验结果见表4。

由试验结果可知, (1) D2组及其掺入引气剂的各组混凝土均具有高抗冻性。经500次冻融循环, 各组混凝土的相对动弹性模量基本没有损失, 均保持在97%以上, 随着冻融循环次数的增加且有所增长。质量损失也较小, 均不超过1%, 随冻融循环次数的增加, 质量损失反而减小, 甚至出现负增长。试件表面均无损坏。由此得知, 石粉掺量为10%的超高强高性能混凝土, 掺与不掺引气剂, 均具有高抗冻性。尽管各组混凝土的抗冻性都很好, 但随引气剂掺量的不同, 各项指标仍表现出细微差别。比较YD2-A、YD2、YD2-B三组混凝土, 随着引气剂掺量的增大, 含气量增加, 均高于不掺引气剂的D2组, 各冻融循环次数的相对动弹性模量随含气量的增大也略有增大;质量损失也随含气量的增大而略有降低。 (2) 石粉掺量为20%的D3组混凝土, 掺入0.3‰的引气剂后, 抗冻性显著提高。由上一组试验知, D3组在250~300次循环中就遭遇断裂性的破坏, 而掺入引气剂的YD3组, 含气量由原来的2.1%增至3.8%, 经历500次冻融循环, 相对动弹性模量为101.2%, 其间最小也保持在99.2%;而质量在各冻融循环次数中损失甚微或不损失, 达500次冻融循环时出现了负增长, 试件表面完好无缺。原来只能经受250余次冻融循环的D3组混凝土, 在掺入引气剂后, 经受500次冻融循环, 各项抗冻指标均保持完好, 其抗冻融循环次数在500次之上。可见, 掺用引气剂可以配制出高强高抗冻性的石粉混凝土。

4 结论

掺10%石粉的混凝土具有高抗冻性, 经500次冻融循环, 各抗冻指标仍满足要求。混凝土抗冻性随石粉掺量的增大而下降, 掺20%石粉的混凝土在250~300次冻融循环中遭破坏, 掺30%石粉的混凝土在100~150次循环中遭破坏。另外, 在石粉高强混凝土中掺用引气剂, 可显著提高混凝土的抗冻性。石粉掺量为20%的混凝土中掺入引气剂后, 可拥有高抗冻性, 在经500次冻融循环的实验条件下, 各抗冻指标均满足要求。

参考文献

[1]GB50010—2002混凝土结构设计规范[S].

抗冻性能 篇2

为考察不同配合比设计参数对高性能混凝土抗冻性敏感特性的影响规律和显著性关系,利用正交试验方法,选取水胶比、粉煤灰掺量和砂率作为考察因素,计算300次冻融循环后混凝土试件的抗折强度损失率和质量损失率,并进行极差和方差分析.研究结果表明:水胶比对高性能混凝土抗冻性有显著的影响,而粉煤灰掺量和砂率均无显著影响;冻融循环试验后的`质量损失率不能准确地描述混凝土的抗冻性,而抗折强度对冻融循环试验比较敏感,建议采用抗折强度损失率作为高性能混凝土抗冻性的评价指标.

作 者：高蕾 陈拴发 Gao Lei Chen Shuan-fa 作者单位：高蕾,Gao Lei(东南大学,交通规划与管理江苏省重点实验室,江苏,南京,210096;长安大学,特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西,西安,710064)

陈拴发,Chen Shuan-fa(长安大学,特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西,西安,710064)

抗冻性能 篇3

【摘要】聚乙烯醇（PVA）纤维作为一种新型合成纤维，在工程领域已经得到了广泛的应用。综述了PVA纤维的基本性能及近年来国内外关于PVA纤维对水泥基复合材料抗冻与抗侵蚀性能影响的研究进展，分析并总结冻融、氯盐侵蚀以及硫酸盐侵蚀情况下，PVA纤维对水泥基复合材料性能的改善。在改善抗冻性能方面，研究主要集中在PVA纤维掺量及国内外PVA纤维对抗冻性能的影響；在抗侵蚀性能提高方面，研究主要集中在PVA纤掺量对水泥基复合材料抗侵蚀性能的影响。在此基础上，提出进一步研究的方向。

【关键词】聚乙烯醇纤维；水泥基复合材料；抗冻性；抗侵蚀；纤维掺量

【中图分类号】TU528.581

【文献标识码】A

【Abstract】Polyvinyl alcohol （PVA） fiber as a new type of synthetic fiber has been widely used in the field of engineering. In this paper， the basic properties of PVA fiber and its influence on the frost resistance and corrosion resistance of PVA fiber in cementitious composites are reviewed. The properties of PVA fiber in cementitious composites are also analyzed and summarized under the condition of freeze-thaw， chloride and sulfate attack. In the aspect of the frost resistance improvement， the research mainly concentrates on the influence of the PVA fiber content and the PVA fiber at home and abroad on the frost resistance. In terms of the anti erosion performance improvement， the research mainly concentrates on the influence of PVA fiber content on cementitious composites. On this basis， it puts forward the direction of further research.

【Key words】Polyvinyl alcohol fiber；Cementitious composites；Frost resistance；Corrosion resistance；Fiber content

1. 引言

（1）冻融、侵蚀等环境因素是导致混凝土及其他水泥基复合材料结构耐久性下降的重要因素。Mehta[1]指出：“当今世界混凝土破坏原因，按重要性递减顺序排列是：钢筋锈蚀、冻害、腐蚀作用”。因此，改善混凝土及其他水泥基复合材料的抗冻性与抗侵蚀性对其耐久性的提高意义重大。在高层建筑、桥梁、隧道、地铁、港口码头、铁路等工程建设领域，对高强高性能混凝土的需求日益增加，但我国南方地区的混凝土均处在一定的受侵蚀环境下，北方地区的混凝土均处在一定的受冻环境下，导致一些混凝土结构存在严重耐久性不足的问题，制约了其发展。因此，为了进一步提高混凝土的耐久性，对提高其抗冻性与抗侵蚀性提出了更高的要求。

（2）自从水泥基复合材料（ECC）出现以后，其高抗拉强度、高韧性、高耐久性等优点，受到了国内外广大学者的重视，尤其在耐久性方面已经取得了一系列研究成果[2～7]。高抗拉强度和高弹性模量的PVA纤维是实现ECC优良性能的关键材料，对提高ECC的抗冻性能与抗侵蚀性能有重要的作用。

（3）但是，在掺加高强高模的PVA纤维来提高水泥基复合材料的抗冻性与抗侵蚀性的试验研究与工程应用方面，目前还缺少系统的研究。本文综述了近年来PVA纤维对水泥基复合材料抗冻与抗侵蚀性能影响的研究进展，并对进一步研究作了展望。

2. PVA纤维的基本性能

与常见的合成纤维相比，PVA纤维具有以下几点优势：（1）高弹性模量与高抗拉强度；（2）亲水性好；（3）与水泥基复合材料具有较好的界面结合状态；（4）直径适中。此外，由于其环保、无毒、分散性好、成本较低等优点，成为制备ECC的首选而得到广泛应用。PVA纤维在水泥基复合材料中分散均匀、乱向分布，在水泥基复合材料中起到增强整体性、提高抗裂性的作用，从而提高水泥基复合材料的抗冻及抗侵蚀性能。

3. PVA纤维对水泥基复合材料抗冻性影响的试验研究

（1）近年来，国内外逐渐开展了采用PVA纤维提高水泥基复合材料抗冻性的研究。

在北方寒冷地区，冻融作用往往是导致建筑物劣化乃至破坏的最主要因素， 为了评价PVA纤维增强水泥基复合材料抗冻融能力，国内外学者进行了一系列抗冻性能试验。

（2）Nam[8]通过以PVA纤维增强水泥基复合材料、聚丙烯纤维增强水泥基复合材料及普通混凝土三者为对比，对相对动弹性模量的变化和质量损失进行了试验研究，结果表明：相对于原始试件，经过300次冻融循环后PVA纤维增强水泥基复合材料仍具有较好的耐久性。说明PVA纤维的掺入对PVA纤维增强水泥基复合材料的抗冻性提高具有相当大的作用。

（3）ahmaran等[9]通过掺加PVA纤维与不掺加PVA纤维的两组非引气ECC试件的对比，得出结论：PVA纤维的掺入明显改善了ECC的抗冻性能，且由PVA纤维掺入所带来的更大体积的孔隙也可能对ECC抗冻性能的改善有一定作用。

（4）刘曙光等[10]通过快速冻融试验方法，研究了不同PVA纤维掺量（0%、1.0%、1.5%、2.0%）的PVA纤维水泥基复合材料试件在不同冻融循环次数下的动弹性模量，进而研究了材料的抗盐冻性能。试验结果表明：1.5%纤维体积掺量的PVA纤维水泥基复合材料的抗盐冻性能较好。

（5）徐世烺[11]通过对掺加PVA纤维的超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）在冻融循环条件下质量损失、动弹性模量损失的试验研究及与普通混凝土、钢纤维混凝土和引气混凝土的对比可知，经过300次冻融循环后UHTCC动弹性模量损失不超过5%、质量损失不超过1%，抗冻性指数为92%，抗冻等级大于F300，而普通混凝土与钢纤维混凝土的抗冻等级则分别为F100和F150。在不掺加引气剂的条件下，UHTCC质量损失和动弹性模量损失方面与引气4.7%的引气混凝土接近。由此可知，掺加PVA纤维的UHTCC材料的抗冻性明显优于普通混凝土和钢纤维混凝土。

（6）Yun等[12]通过快速冻融试验，以总体积掺量为1.5%的PVA与PE混合纤维及水胶比为试验变量，研究了延性纤维增强水泥基复合材料（DFRCCs）100mm×100mm×400mm棱柱体试件在不同冻融循环次数下的相对动弹性模量及质量损失，结果指出：经过300次冻融循环后，四种不同工况DFRCC试件的相对动弹性模量均下降约3%，质量损失均小于2%，表明PVA与PE混合纤维的掺入提高了DFRCC的抗冻融破坏能力。

（7）纤维掺量过大会降低混凝土抗冻融能力，其主要原因是由于過多纤维的存在会阻塞毛细孔，致使混凝土吸水率降低，冻融循环过程中混凝土需要大量结晶水，而由于纤维掺量过多导致的吸水率降低，使得抗冻融性能有所下降[13]。

（8）通过国内外学者的研究可知，PVA纤维的掺入能够显著改善水泥基复合材料的抗冻性能。现今国内外主要研究PVA纤维掺量及不同种类PVA纤维对水泥基复合材料抗冻耐久性能的影响，而PVA纤维取向、分布、长径比、锚固长度及不同种类PVA混合纤维对水泥基复合材料抗冻性能影响的研究略有不足，需要进一步探讨。

4. PVA纤维对水泥基复合材料抗侵蚀性影响的试验研究

（1）遭受环境因素的侵蚀是导致水泥基材料性能退化的直接原因之一，氯盐与硫酸盐侵蚀是水泥基复合材料受环境因素作用而发生侵蚀破坏的重要形式。具有优良性能的PVA纤维的掺入在一定程度上改善了水泥基复合材料的抗裂性能，有效地降低了外界有害物质的侵入，提高了水泥基复合材料的抗侵蚀性能。

（2）氯离子侵蚀是导致结构耐久性下降的一个重要因素，氯离子是各种侵蚀介质中侵蚀性最强的离子之一。加入纤维后，大量纤维均匀分布于水泥基复合材料中，从而起到约束裂缝的的作用。由于纤维的阻裂作用，显著减少裂缝的数量、长度和宽度，降低生成贯通缝的可能性，从而使抗氯离子渗透性得到加强[13]。

（3）闫长旺等[14]通过在试验研究基础上，应用灰色模型GM（1.1）对氯离子浓度沿PVA纤维水泥基复合材料深度的变化规律进行研究，结果表明：在基体中掺入PVA纤维可对基体起到良好的约束作用，从而减小微裂缝的产生，改善了PVA纤维水泥基复合材料抗氯离子渗透性能，从而对抗氯离子侵蚀能力起到了积极的作用。研究通过对氯离子浓度的分布情况进行分析，认为1.5%PVA纤维掺量对水泥基复合材料抗氯离子渗透性的改善效果最好。

（4）刘曙光等[15]通过湿通电法研究了将不同纤维掺量的150mm×150mm×150mm标准立方体试件浸泡在5%氯化钠溶液中的钢筋锈蚀试验。试验结果表明：不掺纤维的试件锈蚀率最大，纤维掺量1.5%和2%的试件钢筋锈蚀率最小。在恒电流条件下PVA纤维掺量的增加会降低钢筋的锈蚀率，但降低幅度很小，最大降低幅度仅为6.27%。表明PVA纤维的掺入明显降低了氯离子的侵蚀速度，改善了氯离子对水泥基复合材料的侵蚀作用，增强了其抗渗透性能。

（5）近年来，国内外主要研究混凝土的抗侵蚀性能，而关于水泥基复合材料抗侵蚀性能的研究较少，主要集中于单一侵蚀环境下PVA纤维掺量对水泥基复合材料抗侵蚀性能的影响。随着试验研究的发展，PVA纤维取向、分布、长径比及锚固长度对水泥基复合材料在多重盐侵环境下抗侵蚀性能的影响将会成为未来土木工程领域的重要研究方向。

5. 结语与展望

（1）PVA纤维是具有多种优良性能的新型合成纤维。在水泥基复合材料中掺入PVA纤维，能够对整体起到一定的约束与裂缝控制作用，降低外界有害物质的侵入，显著改善水泥基复合材料的抗冻及抗侵蚀性能；

（2）目前主要集中于在冻融、氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀等单一因素作用下纤维增强水泥基复合材料的研究上，而在多因素共同作用下对纤维增强水泥基复合材料的研究还很少，应对多因素共同作用下纤维增强水泥基复合材料的性能、微观结构、损伤机理等方面进行更深层次的研究。

参考文献

[1]Mehta P D. Concrete durability： fifty year's progress[C]// The 2nd International Conference On Concrete Durability. America， 1991： 1～33.

[2]徐世烺， 李贺东. 超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用[J]. 土木工程学报， 2008， 06： 45～60.

[3]王晓伟， 刘品旭， 田稳苓， 等. PVA纤维增强水泥基复合材料的耐久性能[J]. 中国港湾建设， 2013（5）： 8～11.

[4]刘品旭. PVA纤维增强水泥基复合材料的耐久性能研究[D]. 河北：河北工业大学，2014.

[5]邓宗才， 薛会青， 徐海宾. ECC材料的抗冻融性能试验研究[J]. 华北水利水电学院学报， 2013， 01： 16～19.

[6]ahmaran M， Lachemi M， Li V C. Assessing the durability of engineered cementitious composites under freezing and thawing cycles[J]. Journal of Astm International， 2009， 6（7）.

[7]刘曙光， 闫长旺. PVA纤维水泥基复合材料性能与抗冻、抗盐腐蚀研究[M]. 北京：科学出版社， 2013.

[8]Nam J， Kim G， Lee B， et al. Frost resistance of polyvinyl alcohol fiber and polypropylene fiber reinforced cementitious composites under freeze thaw cycling[J]. Composites Part B Engineering， 2016， 6（242）： 241～250.

[9]ahmaran M， zbay E， Yücel H E， et al. Frost resistance and microstructure of engineered cementitious composites： influence of fly ash and micro poly-vinyl-alcohol fiber[J]. Cement & Concrete Composites， 2012， 34（2）： 156～165.

[10]刘曙光， 王志伟， 闫长旺， 等. PVA纤维水泥基复合材料盐冻损伤分析及寿命预测[J]. 混凝土与水泥制品， 2012， 11： 46～48.

[11]徐世烺， 蔡新华， 李贺东. 超高韧性水泥基复合材料抗冻耐久性能试验研究[J]. 土木工程學报， 2009， 09： 42～46.

[12]Yun H D， Rokugo K. Freeze-thaw influence on the flexural properties of ductile fiber-reinforced cementitious composites （DFRCCs） for durable infrastructures[J]. Cold Regions Science & Technology， 2012， 78（4）： 82～88.

[13]唐巍， 张广泰， 董海蛟， 等. 纤维混凝土耐久性能研究综述[J]. 材料导报， 2014， 11： 123～127.

[14]闫长旺， 张华， 刘曙光， 等. PVA纤维水泥基复合材料氯离子浓度分布规律的研究[J]. 混凝土， 2013， 05： 38～41.

蒸压加气混凝土抗冻性能试验研究 篇4

无论是冰胀压理论还是渗透压理论,其破坏机理均是基于水在冻融循环中的作用而提出的,因此水作为导致材料冻害的重要因素也被众多研究人员在抗冻性研究中予以考虑。在这些研究中以含水率对材料抗冻性能的影响的研究较多,一般来说,材料的吸水率越大抗冻性就越差,反之抗冻性越好。另外,材料的抗冻性与其孔结构有很大关系[1]。由于在制作过程中加入发气剂,加气混凝土的孔结构与其他砌体材料完全不同[2],其抗冻性能也有所不同。

本文通过不同吸水率加气混凝土在不同冻融条件下的抗冻性试验研究,揭示加气混凝土的抗冻性能。

1 试验方法

本研究选用4组不同厂家的蒸压加气混凝土试件进行冻融实验研究,试件均为100 mm×100 mm×100 mm的标准试块。不同试件物理性能如表1所示。表中试件的原始抗压强度为未冻融前在干燥箱中烘至恒重后的抗压强度,吸水率为试件在水中浸泡7 d后的体积吸水率。

冻融试验参照GBT 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行。首先用毛刷清理试样表面将试样放入干燥箱干燥至恒量称其质量G0,然后以冻6 h融5 h为一个冻融循环按规范方法进行冻融试验,最后将达到表1规定次数的试件取出后烘干至恒重称其质量G1,计算质量损失,并进行抗压强度实验测得冻融后的抗压强度。

2 试验结果

2.1 冻融循环次数对抗冻性能的影响

4组试件分别冻融15次、30次、50次后的强度损失和质量损失如图1、图2所示。

从图中我们可以看出加气混凝土4组试件的强度损失和质量损失随冻融循环次数增加,几乎成线性关系,但损失量均不大,在50次冻融循环后平均强度损失小于15%,质量损失小于3%。

2.2 饱和体积吸水率对抗冻性能的影响

通过4组加气混凝土试件的冻融实验我们可以得到它的强度损失和质量损失与饱和体积吸水率的关系如图3、图4所示。

从图中可以看出加气混凝土质量损失随体积吸水率的增加先增大后减小无明显线性规律。但是当冻融循环次数达到30、50次时加气混凝土的强度损失随饱和体积吸水率的增加呈现降低的趋势较为明显。

这种吸水率越大而强度损失越小的现象实际说明加气混凝土的抗冻性能随吸水率的增加而增强,这一点与大多数砖砌体材料有明显区别。吸水率越大抗冻性能越差的规律对加气混凝土来说是不适用的。

3 讨论与分析

3.1 加气混凝土与其他砌体材料抗冻性能比较

加气混凝土是一种典型的宏观多孔材料,孔隙率可达70%~80%,并且具有较高的吸水率,饱和质量吸水率通常可达50%以上。这一特点很容易使人们主观的推测它的抗冻性能较差,而事实上加气混凝土的抗冻性能与这一推测恰恰相反。

通过加气混凝土与几种常见砌体材料经50次冻融循环后的实验结果(表2)对比可以直观的证明这点[3,4]。

从表2中可以看出加气混凝土的体积吸水率远高于其他材料,但经冻融循环后它的强度损失却远低于其他三种材料。

通过观察50次循环后材料外观(图5)也可以看出加气混凝土抗冻性能与其他材料的不同。

加气混凝土经冻融实验后表面基本完整,其冻害现象主要表现为材料表面出现粉装的碎裂残渣,但情况并不严重。而其他砌体材料(如蒸压粉煤灰砖)经冻融后表面出现大面积的脱落,破坏往往表现为表面产生大量薄片状的碎砖片从砖砌体上分离,这与加气混凝土粉状残渣存在明显区别。

3.2 孔结构对加气混凝土抗冻性能影响

通过与其他砌体材料的比较可以发现加气混凝土最大的不同点在于它特殊的孔结构。蒸压加气混凝土的气孔结构是料浆在一定的环境中由铝粉发气剂在料浆中发生化学反应放出氢气形成的,这种以气孔为主的孔结构使得加气混凝土的物理性能与其他砌体材料存在很大区别,特别是抗冻性能。

从孔的分布上来说,加气混凝土中的人工气孔数量多使得材料孔隙率较高,但分布比较均匀,它们之间仅通过孔径较小的毛细孔相连,而且仍有约30%的孔是完全封闭的[5]。因此,当冻胀力超过材料承载极限时气孔孔壁发生破坏,但孔与孔之间存连通空间较小这种破坏难以向内部传递,破坏仅发生在材料表面(图5a)。而其他砌体材料中孔的分布往往是发散式的针状连通孔,这使得冻胀力在材料内部沿孔隙不断传递破坏也随之深入。

从空隙的孔径来说,加气混凝土中的气孔多为宏观孔孔径较大,其中大部分在0.5 mm~2 mm,这进一步加大了加气混凝土的孔隙率。但在实际冻融过程中这一部分大孔对抗冻性能的影响很小,原因主要有两点:第一,孔径较大的孔(气孔)在冻融过程中很难达到饱和,当水位降至孔隙以下时孔隙中的水将开始流出,根据冻胀理论只要孔隙中水的体积小于孔隙总体积的91.7%,即使孔隙中水完全结冰冻胀力也不会产生[5]。第二,在冻融试验中水的冻结是由外向内的过程,在冻胀力的作用下,部分未结冻的自由水向材料更深处迁移,而较大的气孔可以容纳这部分自由水从而缓解和松弛水压力[6]。

4 结论

冻融作用下,加气混凝土的强度损失和质量损失随冻融次数的增加而增加,并呈线性关系;吸水率对材料的抗冻性能有较大影响,但由于加气混凝土孔结构不同,其影响程度低于其他砌体材料。

参考文献

[1]李金玉.水工混凝土耐久性的研究和应用[M].中国电力出版社.2004.

[2]彭军芝.蒸压加气混凝土中孔的形成、特征及对性能的影响研究[D].2011.

[3]刘玮辉.再生混凝土多孔砖耐久性与砖的抗冻指标试验研究[D].2012.

[4]刘鑫,梁建国,程少辉,洪丽.蒸压粉煤灰砖抗冻性能试验研究[J].建筑砌块与砌块建筑,2008(6).

[5]北京市建筑设计院.加气混凝土在建筑上的应用[M].1983.

[6]Kung,J.H.Frost durability study on Canadian clay bricks:characterization of raw materials and burnt bricks[J].Durability of building materials,1987.

乡镇2011抗冻救灾应急预案 篇5

一、组织机构

成立**抗冻救灾应急工作领导小组，具体组成人员如下：

组长：**

副组长：**

成员：***、**。

领导小组下设办公室，由**同志兼任办公室主任，负责日常工作。

二、预警预防

1、建立乡抗冻救灾群测群防网络与国土、供电、水利等部门冰冻灾害监测网络相结合的全乡抗冻救灾体系。

2、编制抗冻救灾方案。每年年初编制方案，明确全乡主要灾害隐患点、威胁对象和范围，制定具体可行的监测和防治措施，落实监测、预防责任人。

3、加强冰冻灾害险情巡查。冰冻期间，加强冰冻灾害隐患点的检查、监测和防范，发现险情时，及时向县政府和有关部门报告，根据险情变化及时提出应急对策，组织群众转移避让或采取排险防治措施，情况危急时，应强制组织避让。

4、建立冰冻灾害预报预警制度。当预测可能发生冰冻灾害时，按照规定，立即将有关信息通知到灾害危险点的防灾责任人、监测人和群众，并在灾期实行24小时值班制。

三、信息报送

当发现重要冰冻灾害后险情和灾后信息，应当立即拨打6847133将有关情况报乡应急领导小组，紧急时，可以直接向县政府和有关部门报告。

四、应急处置

1、发布灾害信息。冰冻灾害隐患点出现紧急险情，应迅速将冰冻灾

害信息传递给灾害危险点的防灾责任人、监测人和该区域内的群众，做好稳定工作，让村民保持冷静、听从指挥。划定冰冻灾害危险区，设立明显的危险区警示标志，疏散危险区内的群众。

2、全力开展抢救。发生突发性冰冻灾害，乡应急领导小组和基层群测群防组织在及时上报灾情信息的同时，要立即组织群众开展自救互救，全力抢救，监测灾情、险情发展。乡相关部门要做好灾害可能破坏电、水、交通、通信等生产生活设施的应变工作，要相互协作，通力配合，具体职责如下：

乡抗冻救灾应急办：及时收集相关信息，并上报乡政府和县政府，做好各相关部门的协调工作；

乡民政所：了解全乡受灾情况，做好灾民安抚工作，并将灾情及时上报县民政局；

乡水管站：负责全乡水电水利设施受灾情况的汇总上报，并组织人员及时抢修，指导协助供电部门，尽快恢复供水供电；

乡供电所：对全乡供电线路受灾情况及时汇总上报，负责全乡供电线路的检查维修，及时派技术人员到受灾现场进行技术指导，尽快修复线路，恢复供电，同时协调好与上级供电部门的关系，合理调度用电，确保全乡安全用电；

乡国土所：加强对因冰冻灾害造成山体滑坡的监测，对相关险情及时汇总上报；

乡派出所：维护灾区社会治安，打击各种趁灾施乱行为。做好群众稳定工作，维持秩序，疏散聚集人群，并防止引发其他灾害；

乡卫生院：做好灾区防疫工作，防止灾区疫情发生；

乡农机站：维护好交通安全，确保不出现交通事故；

乡电信所：维护电信线路检修，确保通信畅通；

各村委会：通过不同形式做好正面宣传，安抚受灾群众，核实受灾情

况并及时上报乡政府，配合相关部门做好灾后重建工作。

3、包干负责，责任到人。由一名乡副科领导和几名干部负责一个村的应急工作，具体分工如下：

4、疏导安置。做好避险和受灾群众的临时安置工作，妥善安排避险和受灾群众的生活。协调开展医疗救治工作，做好灾区的疾病预防控制和卫生监督工作，保证饮水和食品安全。

五、应急结束

试论防渗渠道的抗冻设计 篇6

关键词:防渗渠道;冻胀;抗冻设计

中图分类号:TV698.2+6文献标识码:A文章编号:1674-0432(2010)-06-0188-1

渠道防渗主要是指为减少渠床土壤的透水性或者建立不容易产生透水的防护层而作出的各类工程技术措施。而渠道冻胀则是我国北方地区渠道防渗体系遭到破坏的重要原因之一。影响渠土冻胀的因素有土壤、水分条件、气温等。因此,有必要认真研究防渗渠道冻胀的破坏形式及其原因,以求找到防渗渠道抗冻设计的相应对策。

1 防渗渠道冻胀的破坏形式

一是现浇筑混凝土底板出现断裂。主要发生在没有设置纵向分缝的渠道中,裂缝主要位于渠底的中心线位置,宽度在0.1到1.0cm之间,延续比较长,甚至连通渠道的首尾。二是现浇混凝土板的隆起。混凝土板出现纵向与横向分缝隆起,隆高在1至5cm之间,主要发生在渠底与边坡中下部,特别是以底部为甚。三是预制混凝土鼓胀与滑塌。预制板连片鼓起,鼓胀的高度一般为2至6cm,勾缝沙浆和板相互分离,主要发生于渠底或边坡的下部。

2 防渗渠道冻胀破坏的原因

一是渠基的上抬高度不够。凡属于老渠改造或是在老渠一侧新建防渗渠道的情形,由于受到地形的限制,常常无法上抬到足够的高度。渠道由于处于常年灌溉区之中,沿线的地下水位比较高,因为渠基土层的水分补给较为充分,所以基础含水量一般都比较高。二是渠堤的密实度不够。一部分采取人工填筑方式建成的渠道,渠堤的密实度往往难以达到设计的要求,相对而言,薄弱环节比较多。由于土体的密实度比较低,地下水十分容易受到毛细管作用而出现大量上升,导致渠堤的含水量快速增加,并在冻结过程中产生冻胀力。三是防渗膜出现连接缝不严或者损坏。防渗膜连接一般采取的是搭接法与扣接法,少数防渗膜采用了是焊接法,由于在施工中造成的破损没有及时进行修补,因而存在集中渗漏通道。因为板间的接缝不可靠,而且容易损坏,特别是预制板的衬砌渠道和板间拼缝出现开裂与分离现象,渠水十分容易浸到防渗膜层中。四是沙垫层的含粉量较高。用沙垫层代替冻胀土,是抗击冻胀的重要措施之一。沙体因其具有较高的导温系数和较强的透水性,属于冻胀土,因此,在混凝土板下铺设粉土的含量不得超过3%至5%,沙垫一般为15至20cm,这是最好的防冻胀方法。如果含土量超过了17%,那就难以发挥防冻的作用了。五是设计中的缺陷。渠底最容易受冻胀,一些小断面渠道由于渠底板现浅混凝土板没有设计纵缝,所以底板两侧容易受到边坡的挤压,中部又受到拱力,所以难以释放,只要稍有冻胀,底板中部就容易折断,并在渠底产生裂缝。

3 防渗渠道的抗冻设计对策

3.1 进行合理的渠道选线与渠系布置

在渠道选线时,要意识到这对于防治冻胀的关系极大,如果条件允许的话,要尽量让渠线经过之处主要是粗粒土。在地下水位比较深的地方,在地基透水性不好而地下水位又比较高的地方,就要尽可能地建成填方渠道,从而抬高渠底。在灌区之内的渠系布置上,要注意到防止田间灌溉渗漏水,从而导致冻胀。要在地块和下一条渠道中间设计出一条林带与道路,从而延长渗漏的途径,还应在管理上同步采取措施,以杜绝穿过耕地的渠道运用深挖方断面,这是由于此时的冻胀情况最为严重。

3.2 采取结构抗冻设计措施

运用结构抗冻设计,一般是采用U形或者弧形底梯形断面渠道的形式,从而抗击冻胀。U形渠道变形要将整体上抬作为主要形式,冻胀变形情况较为均匀。弧形渠底则具有相当的抗冻胀作用,在受冻胀影响时因为变形比较均匀,因而十分适宜于寒冷地区的渠道设计。因为U形渠道主要采用预制混凝土板进行拼结,但是在实际施工过程中,由于预制的尺寸是有限的,而且大型U形混凝土板在进行拼接过程中,还存在有相当的困难,所以U形渠道一般用于流量比较小的支渠以及支渠以下的渠道,但弧形底梯形断面渠道由于不受上面这些因素的影响,在干渠和支渠中经常会被采用。

3.3 运用隔热保温材料

可以将隔热保温材料设置在衬砌体的下部,从而消减冻深与冻胀,并相应地减小置换的深度,以割断下层土所产生的水分补给,这也是一种简便有效的抗冻胀办法。聚苯乙烯泡沫板则是一种较为适宜的保温材料。聚苯乙烯泡沫作为一种新出现的保温材料,有较轻的自重、较高的强度、较低的吸水性、较好的隔热保温性能,而且价格又低,施工较为方便,因而已在国内、外进行了广泛应用。在具体的渠道设计之中,可以依据1cm苯板厚度相当于8至10cm 砂砾石垫层的厚度来计算出需要置换的深度,再经过热工计算,换算成苯板的厚度。

4 结语

总而言之,在我国北方地区,刚性防护渠道的防冻胀问题正变得日益重要。今后,对已建设完成的渠道,水利工作者要运用科学、规范的手段加以管理与维护,并建立起系统化的运行管理制度;对于尚未建设完工的渠道,则应根据实际工程之特点,采取合理的抗冻设计措施,加强渠道的抗冻设计,从而为当地农业发展提供有效支撑。

参考文献

[1]王树洲.渠道抗冻防渗设计探讨[J].东北水利水电, 2007,(8).

[2]陈金良.北方渠道防渗抗冻技术研究与进展[J].科技资讯,2009,(16).

抗冻性能 篇7

该项目揭示了典型环境条件下水泥混凝土的冻融破坏机理, 明晰了水泥混凝土材料组成及工艺措施对其结构特征与抗冻融耐久性的影响, 提出高抗冻融耐久性水泥混凝土配合比的设计方法和质量保证措施, 解决了高抗冻耐久性水泥混凝土路桥设计与施工中的关键技术问题。

研究首次提出了以地表最低温度确定我国各地区冻融次数及以有害冻结温度-5℃划分混凝土抗冻等级的方法;确定了不同冻结温度不同溶液中冻融时混凝土的吸液率、冻害因子与抗冻性的关系、混凝土的高压吸水饱和度变化规律与影响因素及其与抗冻性的关系。

抗冻性能 篇8

混凝土防腐涂料一般分为:渗透型和成膜型。渗透型防腐涂料主要是硅烷类涂料。硅烷涂料具有较低的表面张力, 可以渗入混凝土内部并与混凝土的组分发生化学反应, 在混凝土表面深入内部一定范围内 (如3~4 mm) 形成一层憎水性保护膜[3,4], 有效阻止外界环境中的腐蚀介质进入混凝土中, 以提高混凝土的耐久性。然而, 海洋环境中的盐、酸雨、混凝土自身的碱性环境以及冻融作用下, 混凝土自身的热胀收缩均会对硅烷涂料形成的保护膜产生影响, 导致硅烷涂料对混凝土的防护能力降低。目前关于硅烷防腐涂料改善混凝土耐久性的研究报道较多[5,6], 而有关硅烷涂料自身耐腐蚀和抗冻融破坏性的研究很少。

本文选用了国内外几种有代表性的硅烷防腐涂料, 分别涂刷在砂浆试件表面, 研究了酸、碱、盐等化学侵蚀以及冻融循环对不同硅烷防腐涂料性能的影响。

1 实验

1.1 实验原料

水泥:P·O42.5, 华新水泥股份有限公司;河砂:细度为1.16mm;硅烷涂料:选用了国内外不同厂家生产的3种异丁基三乙氧基硅烷溶液 (分别称之为A、B、C) 。

1.2 试样制备

砂浆试件按m (水泥) ∶m (砂) ∶m (水) =1.0∶3.0∶0.7的配合比混合, 搅拌5 min后, 分别成型尺寸为40 mm×40 mm×160 mm的试件, 置于振动台上振动15 s, 1 d后脱模, 置于标准养护室中养护28 d。

1.3 涂刷硅烷涂料

用砂纸打磨已制砂浆试件表面的附着物, 分别用丙酮、水清洗砂浆试件的表面, 然后将试件放置在70℃的烘箱中干燥24 h。取出试样并冷却后, 在试件所有表面均涂刷硅烷涂料, 分2次涂刷, 每次用量为250 g/m2, 涂刷的时间间隔不小于6h。涂刷后的试样常温下放置7 d。

1.4 化学侵蚀试验

将尺寸为40 mm×40 mm×160 mm试样分别浸泡在p H值为3.0的稀盐酸溶液、p H值为12.0的氢氧化钠溶液和0.5mol/L的硫酸钾溶液中, 每隔7 d从溶液中取出, 擦干表面的水分后称取试样的质量。所有试件在溶液中浸泡112 d后取出, 测试其抗折和抗压强度。

1.5 冻融循环试验

冻融循环前, 试样在配制的模拟海水溶液中浸泡4 d。模拟海水溶液中各离子的含量见表1。

浸泡完成后开始冻融循环实验, 冻融循环的温度设定为-20℃和20℃, 将未涂刷涂料和涂刷3种有机硅涂料的尺寸为40 mm×40 mm×160 mm的砂浆试件放置在-20℃下4 h后取出, 再置于20℃下模拟海水溶液中4 h, 以此作为1个冻融循环周期。实验过程中分别进行50次和100次冻融循环。冻融循环完成后, 测试试件的抗压和抗折强度, 计算抗压和抗折强度保留率。

2 结果与讨论

2.1 化学侵蚀对不同硅烷涂料试件性能的影响

2.1.1 酸侵蚀

图1为未涂刷硅烷涂料和涂刷硅烷涂料的砂浆试件在稀盐酸溶液中浸泡后质量随时间的变化。

从图1可以看出, 未涂刷硅烷涂料的对比试样其质量增长率远高于涂刷硅烷的试件, 对比砂浆试件在浸泡初期的质量快速增大, 但在28 d后质量基本不再增加, 而涂刷硅烷涂料的砂浆试件质量随时间延长逐渐增大, 在浸泡77 d后质量增长速度变缓。这表明硅烷涂料可以有效阻止酸性溶液进入试件内部。比较3种涂膜试件, A涂料试件质量增长率最小, C涂料试件质量增长率最大, 为A涂料试件的2倍以上, 表明A涂料形成的保护膜抗酸介质侵蚀能力最强。

图2分别为在稀盐酸中浸泡112 d后对比样和涂刷不同硅烷涂料的砂浆试样的抗折和抗压强度。

从图2可以看出, 在盐酸溶液中浸泡112 d后, 涂刷硅烷涂料试件的抗折强度和抗压强度均高于对比样, 其中浸泡后的A涂料和C涂料试件的力学性能相近, 而B涂料试件的抗折和抗压强度均较低, 表明B涂料试件的耐酸腐蚀能力最弱。

2.1.2 碱腐蚀

涂刷和未涂刷硅烷涂料的砂浆试件在碱溶液腐蚀过程中的质量变化率及其浸泡112 d后的抗折和抗压强度分别见图3和图4。

由图3可见, 涂刷硅烷涂料的试件质量增长率均小于对比样, 但涂刷B涂料的试件在56 d后, 其质量增长率快速增大, 这表明B涂料防护膜受碱液的腐蚀已发生明显破坏。

由图4可见, 经碱液腐蚀后涂刷A、C涂料试件的抗折和抗压强度明显高于涂刷B涂料的试件, 涂刷B涂料试件的抗压强度略高于对比样, 而其抗折强度低于对比样, 这表明涂刷B涂料试件的抗碱能力也最差。

2.1.3 盐腐蚀

图5和图6分别为涂刷和未涂刷硅烷涂料的砂浆试件在硫酸盐溶液腐蚀过程中的质量变化率及其浸泡112 d后的抗折和抗压强度。

从图5可以看出, 涂刷A涂料的试件在盐腐蚀条件下质量增长率仍然最小, 其耐盐腐蚀性最好, 其次是涂刷B涂料的试件, 而涂刷C涂料的试件耐盐腐蚀性能则较差, 这不同于在酸和碱溶液中的腐蚀情况。

从图6可见, 在硫酸盐溶液中腐蚀112 d后, 涂刷A涂料试件的抗压、抗折强度最高, 涂刷B涂料试件的抗压、抗折强度略低, 涂刷C涂料试件的抗压、抗折强度最低, 与3种涂料试件的质量变化率一致。

2.2 冻融循环对不同硅烷涂料试件力学性能的影响

图7为不同硅烷涂料砂浆试件分别经50次、100次冻融循环后的抗折、抗压强度保留率。

从图7可以看出, 除普通砂浆试件外, 涂刷硅烷涂料试件的抗压和抗折强度保留率也随冻融循环次数的增加而降低。这是由于在冻融循环过程中, 少量水溶液透过硅烷防护膜进入砂浆内部, 在低温下水会凝结成冰, 体积胀大, 而在20℃的海水溶液中, 冰融化成水, 体积收缩, 如此反复导致硅烷形成的防护膜随试件的胀缩而被破坏, 更多的水溶液会渗透进入试件内部, 导致砂浆内部结构破坏, 力学性能降低。对比3种涂刷硅烷涂料的试件, 涂刷A涂料试件的抗压强度保留率和抗折强度保留率下降幅度最小, 这说明A涂料形成的防护膜抗冻融破坏能力最强, 涂刷B和C涂料试件的抗压强度保留率基本相同, 但涂刷C涂料试件的抗折强度保留率则高于涂刷B涂料试件。

3 结论

(1) 涂刷硅烷涂料的砂浆试件经酸、碱、盐化学腐蚀后的抗折和抗压强度均高于普通砂浆, 表明硅烷涂膜具有优良的耐化学腐蚀性能。

(2) 冻融循环会降低硅烷涂料砂浆试件的力学性能, 但其抗折和抗压强度保留率均高于普通砂浆试件。

(3) 不同厂家的硅烷涂料的耐化学腐蚀和抗冻融破坏性能有明显差异, 3种硅烷涂料的耐化学腐蚀和抗冻融破坏能力为A>C>B。

摘要：分别对涂刷硅烷防腐涂料的砂浆试件进行了酸、碱、盐腐蚀和冻融循环试验, 通过测试试件的质量和力学性能变化, 研究了不同硅烷防腐涂料的耐化学侵蚀和抗冻融破坏性能。结果表明, 经酸、碱、盐腐蚀和冻融循环试验后的硅烷涂料砂浆试件仍具有较高的抗压强度和抗折强度, 硅烷涂料表现出优良的耐化学腐蚀和良好的抗冻融循环能力, 但不同硅烷防腐涂料的耐化学腐蚀和抗冻融循环性能有较大差异。

关键词：硅烷涂料,海工混凝土,化学侵蚀,冻融循环

参考文献

[1]Almusallam A A, Khan F M, Dulaijan S U, et al.Effectiveness of surface coatings in improving concrete durability[J].Cement&Concrete Composites, 2003, 25:473-481.

[2]李兴贵, 王红春.改善混凝土耐久性的方法研究[J].建筑技术开发, 2003, 30 (9) :107-109.

[3]陈明波, 王艳梅, 蒋正武.硅烷浸渍混凝土防水技术[J].中国建筑防水, 2010 (2) :1-4.

[4]Zhang Zuhua, Yao Xiao, Zhu Huajun.Potential application of geopolymers as protenction coatings for marine concrete[J].Applied Clay Science, 2010, 48:1-6.

[5]朱岩, 陈雨, 甘万强.有机硅烷浸渍高性能海工混凝土防腐蚀性能的研究[J].混凝土, 2007 (10) :77-80.

抗冻性能 篇9

关键词：防冻剂,磁化水,防冻性,混凝土

1 概述

许多工程冬季施工是不可避免的, 当气温下降至5℃以下时要考虑早期混凝土的冻害问题。混凝土之所以能硬化并获得强度是水泥水化反应的结果。水和温度是水化反应得以进行的首要条件, 水是水化反应能否进行的决定性因素之一, 温度影响水化反应的速率。当温度降到5℃时, 水化反应速率缓慢;当温度降到0℃时, 水化反应基本停止。在混凝土未达到一定强度之前, 温度降到-2℃时, 混凝土中的自由水冻结, 伴有9%的体积增加, 产生很大的内应力, 致使混凝土骨料与水泥石界面粘结力下降, 混凝土结构遭受冻害, 强度和耐久性降低。

研究表明, 磁化水可以在负温下使混凝土强度继续增大, 改变混凝土的结构, 减少其收缩孔隙, 降低透水性, 提高它的防冻性。

1.1 目的

通过掺防冻剂, 可以提高混凝土的防冻性能。提高外加剂品质和增加用量, 会增加混凝土生产成本。混凝土主要包括水泥、水、砂、石和外加剂等, 每种组分对混凝土质量都有重要影响。为了进一步提高混凝土质量, 要关注砂石和水这两种材料。提高砂石质量, 例如优化级配、改进粒形、减少含泥量等, 可以提高混凝土质量, 但是目前受到砂石资源紧张和成本制约, 而磁化水技术投资小, 工艺简单。因此, 从改进水的品种质量入手, 开发利用磁化水技术, 通过同时掺加防冻剂与磁化水的技术来提高混凝土的防冻性是配制具有高性能防冻性混凝土, 降低混凝土生产成本的一条新的途径。

1.2 思路

本试验通过对掺磁化水防冻剂混凝土和掺普通水防冻剂混凝土的防冻性能技术数据对比分析, 以期得到有关问题的有价值的成果。

2 磁化水混凝土

2.1 情况简介

以一定流速流经磁场垂直切割磁力线的水成为磁化处理水, 也称磁水, 俗称“磁化水”。用磁化水拌制的混凝土称作磁化水混凝土。目前, 磁化水在提高水泥混凝土性能方面, 已有大量的实验研究和广泛的应用。通过大量的数据表明, 用磁化水拌和混凝土, 不仅可以加快水泥的水化作用, 还能改善混凝土的和易性和提高混凝土的强度和防冻性, 并且节约水泥用量, 其设备简单, 操作方便, 成本费用低, 具有较好的经济效益和社会效益。

2.2 水磁化后的变化

1) 水中产生电荷, 同时水被磁化时会产生氢离子, 在水分子周围形成对其具有良好保护作用的氢离子被膜;

2) 是水的酸碱度发生变化, p H值向碱性方向约上升0.4~1.0;

3) 使水的表面张力下降、水对固体物质的侵润角增大, 侵润能力增强, 蒸发速度提高;

4) 水对一些盐类的溶解度提高。

2.3 磁化水对水泥、混凝土的影响

水泥的固化是一个复杂的过程, 由于水泥中矿物质被水溶解后形成过饱和溶液, 这些矿物自发地分散成胶体粒子大小, 形成凝聚结构, 最后结晶结构形成、增长和加强。根据磁化水的理论, 磁化水影响所有这些过程。因此, 用磁化水来调和水泥将影响到水泥的性质和固化, 其结果是水泥石的密度增大, 强度提高, 并使固化速度加快。磁化水对于水泥的影响, 也会使拌制成的混凝土性质发生变化, 使强度、抗渗性、防冻性、化学稳定性等均会得到提高。

2.4 磁化水提高混凝土强度的机理分析

2.4.1 磁化水提高水泥水化程度

水泥熟料颗粒表面由于粉磨等机械作用, 存在许多微小裂缝, 这样单个水分子更加容易渗入到水泥颗粒内部, 使水泥水化充分, 从而提高了混凝土强度。

2.4.2 磁化水改善混凝土和易性

由于磁化水单个水分子较多, 水分子间隙缩小, 水的体积也就相应缩小, 使用磁化水拌合的混凝土, 水泥颗粒及细骨料的分散度和拌合物的均匀性增加, 因此, 在水灰比相同的情况下, 使用磁化水较普通水拌制的混凝土和易性要好。

2.5 磁化水对混凝土性质的影响

2.5.1 磁化水提高混凝土的密实度

由于使用磁化水拌合混凝土, 其和易性增强, 在保证相同塌落度要求前提下, 可以减小水灰比, 使单位体积中固体物料相应的增加, 从而提高单位混凝土的密实度。另外, 由于水灰比降低, 不仅可以降低硬化后的混凝土总孔隙, 提高混凝土强度, 而且影响混凝土中水化物的特征。水灰比小, 水化物结合水量少, 水化物粒子的结晶过程受到限制, 减少生成强度较低的大晶体颗粒, 而使晶体具有细小的尺寸和较均匀的外形, 形成密实结构, 水化物之间的单位胶结能力增大。

2.5.2 磁化水提高混凝土强度

由于采用磁化水拌制混凝土用水量小, 从而降低了水灰比。其水化物结晶颗粒细小且分布均匀, 结合密实, 相互之间胶结能力增强, 混凝土的强度将得到提高。

2.5.3 磁化水对混凝土凝结时间的影响

由于磁化水使水泥的水化反应加快, 水泥的凝结时间变短, 通过实验表明, 初凝时间可以缩短10min, 终凝时间可以缩短7min。这样混凝土的早期强度也相应提高, 从而也减小了其早期微裂纹数量, 所以磁化水可以提高混凝土的强度。

2.6 磁化水混凝土的优点

1) 磁化水混凝土可降低水灰比, 改变混凝土结构, 减少混凝土的收缩孔隙和毛细管孔隙, 降低混凝土的透水性, 提高混凝土防冻性;

2) 磁化水混凝土的拌制不需要添加其他外加剂就能达到提高混凝土各方面性能的作用。避免了像添加外加剂那样出现搅拌不均匀而使得混凝土的效果打折扣的现象;

3) 磁化水拌制混凝土过程中, 不对环境产生污染;

4) 利用磁化水拌制混凝土可提高其强度, 在某些情况下, 能使构件减薄, 这样既可以使结构轻巧, 设计美观, 又可以节约混凝土用量, 节省材料、能源、人工, 社会、经济效益也很明显;

5) 磁化水设备简单, 操作方便。磁化水设备费用低廉, 可以循环使用。目前, 磁化水设备已有现成的, 也可以定做, 只需在操作时将水流以既定的流速通过既定磁场就能得到磁化水, 再用此磁化水拌制混凝土即可;

6) 磁化水混凝土在保证同等强度情况下可降低水灰比, 节约水泥用量。

3 防冻剂

3.1 混凝土防冻剂的定义及作用

混凝土防冻剂是能使混凝土在负温下硬化, 并在足够时间内达到足够抗冻强度的外加剂。混凝土掺防冻剂后, 能使混凝土的液相在规定的负温条件下不冻结或减少冻结, 使混凝土中有较多的液相存在, 为负温下水泥水化创造条件, 从而保证混凝土在负温下达到预期的强度, 不使混凝土遭受冻害。

3.2 防冻剂的选择及掺加方法

规范JC475-2004《混凝土防冻剂》中规定, 检测合格的品种, 可以比规定温度低5℃条件下使用。水泥应优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 水泥标号不应低于42.5, 严禁使用高铝水泥。对于防冻剂中含有不溶物或溶解度小的盐类, 必须以粉状与水泥一起掺加。需配成溶液使用时, 应使充分溶解并搅拌均匀, 并控制其浓度和每次加入量。如果采用复合型防冻剂时, 要考虑它们的共溶性。若不共溶, 应分别配成溶液后, 分别加入混凝土中。为加速溶解, 可采用40~60℃的热水配制成溶液后, 分别加入混凝土中。以粉状加入的防冻剂, 如有受潮结块, 应磨细通过0.63mm筛后方可使用。

4 实验设计

4.1 实验材料

1) 水泥:盾石牌P.O42.5R, 细度2.4%, 密度3.1g/cm3, 安定性合格;

2) 细骨料:渭河河沙, 堆积密度1.663g/cm3, 视密度2.638g/cm3, 含泥量6.4%, 细度模数为2.98;

3) 粗骨料:渭河卵石, 视密度2.59g/cm3, 含泥量0.46%, 含水量为0.74%, 经过筛分测定卵石为20~40mm单粒级;

4) 拌合用水:经过磁化设备循环5次的磁化水, 磁化水为现场配制;

5) 防冻剂:RH型-1早强防冻剂, 掺量5.0%。

4.2 实验方案

将实验分成二组, 分别为C25强度混凝土, C30强度混凝土, 每组中的实验组为掺防冻剂与磁化水的混凝土, 对照组为掺防冻剂与普通水的混凝土。均在-10℃温度下养护7d压碎, 分析受冻情况并记录实验数据;再在标准条件下养护28d后压碎, 记录实验数据, 看混凝土强度是否满足防冻要求和设计强度要求。

4.3 实验配合比

实验混凝土强度分别为C25、C30, 其配合比见表1、2。

5 实验数据统计及分析

5.1 实验数据统计

将C25、C30混凝土的实验组与对照组试块均在-10℃温度下养护7d后, 取出部分试块将其破型, 观察其是否受冻破坏, 记录其抗压强度。再将剩余试块放入标准条件下养护28d后, 破型并记录其抗压强度。见表3~6。

R-7

R (-7+28)

5.2 实验结果分析

将添加防冻剂与磁化水的试块在负温下养护7d后破型, 其强度符合设计要求, 证明了实验中混凝土满足了防冻要求。且掺防冻剂与磁化水的混凝土强度均明显高于掺防冻剂与普通水的混凝土强度。

试块压碎后发现, 磁化处理的实验组混凝土孔隙率有所下降, 粗大孔、毛细孔都比对照组有所减少, 且实验组试块内部形成彼此分离的孔隙, 降低了混凝土的透水性, 使混凝土具有较好的防冻性。

6 结论

1) 使用磁化水与防冻剂拌制的混凝土比使用普通水与防冻剂拌制的混凝土, 在原材料与配合比相同的条件下, 7d和28d龄期的抗压强度均大约提高了5%~10%;

2) 使用磁化水与防冻剂拌制的混凝土比使用普通水与防冻剂拌制的混凝土密实度增强, 混凝土的毛细通道显著减少, 降低了混凝土的透水性, 其抗渗和防冻性能明显提高。

参考文献

[1]朱元保.磁化水物理化学性能[J].湖南大学学报 (自然科学版) , 1999, 14 (2) :88-89.

抗冻性能 篇10

将粉煤灰按比例掺入混凝土中, 可以节约大量的水泥和细骨料。同时, 粉煤灰混凝土中的活性成分能通过其火山灰反应减少了Ca (OH) 2的含量, 增强水泥石的密实性, 减少了钙矾石和石膏的生成, 从组成和结构上同时改善了混凝土的抗硫酸盐侵蚀破坏及抗冻性能。

该文对不同粉煤灰掺量下混凝土抗冻性能进行了研究。

1 实验材料及实验方法

1.1 实验材料

(1) 水泥:海螺牌P.O42.5普通硅酸盐水泥。

(2) 粉煤灰:Ⅱ级粉煤灰, 密度2.21g/cm3, 细度为15.3%, 烧失量为5.8%。

(3) 天然石子:粒径范围5~20mm取自河滩上的级配良好天然石子。

(4) 细骨料:人工破碎、筛选、清洗废弃混凝土后得到的粒径范围在0.25~5mm, 级配连续的骨料。

(5) 淡水溶液:饮用水。

(6) 硫酸盐溶液:采用3%的硫酸钠配置而成。

1.2 实验方法

参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》 (GB/T50081-2002) 进行, 测定粉煤灰取代率为0%、20%、40%、60%时, 试件在淡水及硫酸盐溶液中冻融循环下的强度值, 试件配合比如表1所示。

2 实验结果与分析

2.1 实验结果

抗压强度在WAN-1000C型微机控制电液伺服万能试验机上完成, 实验过程有计算机自动采集, 加荷速度0.5KN/s, 实验结果如表2所示

2.2 实验分析

根据表2所示实测结果, 可以看出当粉煤灰取代率为20%, 冻融循环次数为0、15、3 0、4 5次时混凝土抗压强度分别为3 7.4MPa、26.8MPa、17.6MPa和18.9MPa, 随着冻融循环次数的增加, 混凝土的抗压强度逐渐减少。在冻融初期, 试件的抗压强度从26.8MPa降至18.9MPa, 混凝土的抗压强度的下降速度变化变缓。当冻融循环次数为30, 粉煤灰取代率为0%、20%、40%、60%时, 混凝土抗压强度分别为27.4MPa、21.6MPa、25.2MPa和22.6MPa, 抗压强度随着粉煤灰掺量的增加先增大后减少。在粉煤灰掺量为20%时, 混凝土的抗压强度最高;即掺少量的粉煤灰对提高抗压强度有利, 但掺更多反而对强度不利。

混凝土试件在三种不同溶液中冻融后抗压强度的实验结果表明, 粉煤灰掺量为20%时, 混凝土试件在淡水中冻融0次、15次、30次、45次后的抗压强度分别为37.4MPa、24.1MPa、17.8MPa、14.7MPa;硫酸盐溶液中冻融后的抗压强度为别为3 7.4 M P a、26.8MPa、18.9MPa、17.6MPa。由此可以得出混凝土试件冻融后抗压强度淡水中大于硫酸盐中, 硫酸盐溶液中冻融后的抗压强度变化更大。从30次冻融循环到45次的循环过程中, 淡水的强度损失率22.2%, 硫酸盐中的强度损失率6.9%, 表明淡水抗压强度损失率最大。

3 结语

(1) 冻融对粉煤灰混凝土抗压强度有一定影响, 在冻融循环次数相同的情况下, 随着粉煤灰取代水泥率的增加, 混凝土试件强度会先增大后减小, 粉煤灰掺量20%左右时, 混凝土试件抗压强度最高。

(2) 在粉煤灰掺量相同的情况下, 随着冻融循环次数的增加, 粉煤灰混凝土的抗压强度逐渐降低。抗压强度的降低程度在硫酸盐中较大, 淡水中较小。

摘要：随着科学技术的发展和人类活动范围的扩大, 结构物超高大和复杂程度增加, 混凝土已成为人们生活中必不可少的建筑材料。在我国东北的寒冷地区, 大量的混凝土建筑物遭受了不同程度的冻融循环破坏, 尤其建筑物处于水位变换处使用寿命一般在30年左右, 有的甚至在施工过程中就遭受了大面积的冻融破坏。研究表明在混凝土中加入一定量粉煤灰能够提高混凝土抵抗冻融循环破坏作用。为此有必要研究粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能的影响以及冻融循环等恶劣环境对混凝土抗压强度的影响。

关键词：粉煤灰混凝土,硫酸盐,冻融循环,抗压强度

参考文献

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