关于抗冻混凝土的含气量及气泡间距临界值的探讨

通过研究对水灰比、含气量对混凝土气泡结构和抗冻性的影响,FHWA质疑了ACI关于保证混凝土抗冻耐久性的含气量与气泡间距的临界值。研究结果表明,在水灰比为0.4～0.5、含气量为2.5%～4.5%范围内,含气量为3.5%和4.5%的混凝土的抗冻性能相似,耐久性系数都在80%以上。水灰比对混凝土抗冻性的影响很小,没有发现水灰比与引气混凝土抗冻性之间存在明显的联系。对混凝土抗冻耐久性具有决定性的影响是气泡间距系数,随着气泡间距的减小,混凝土的抗冻性能在提高。     

高原环境桥用高性能混凝土的配制技术与性能研究

对高原环境桥用高性能混凝土的配制技术与性能进行了研究。结果表明,采用骨料级配设计技术、粉煤灰和高性能减水剂双掺技术和引气技术配制的C50高性能混凝土具有早强、高强和低收缩性能,同时具有良好的抗冻性能。分析表明,控制含气量为4.5%~6.0%,气孔的孔径范围为40~280μm,气泡间距系数为120~150μm,其抗冻性均大于300次冻融循环。含气量是提升混凝土抗冻性的重要参数,而所引入气孔的性质也同样重要。适当增加含气量、减小孔径和气泡间距系数,可明显提升混凝土的抗冻性能。     

国家"九五"重点科技攻关项目(96-535)"重点工程混凝土安全性的研究"成果简介之二"混凝土耐久性能的研究"

"混凝土抗冻性的研究"(96-535-02-01) 混凝土抗冻性研究取得以下主要成果: 1.通过控制水灰比、含气量、气泡参数等指标,开发了F300的高抗冻混凝土和F600的超抗冻混凝土,掺粉煤灰的高抗冻混凝土已成功地应用于三峡大坝工程,并取得良好的技术经济效果.     

基于RSM的混凝土抗冻性研究

采用RSM方法,利用Experiment-Designer 7.0统计软件,分析了含气量、水灰比对硬化混凝土气泡结构及抗冻性的影响。结果表明:在水灰比为0.4~0.5、含气量2.5%~4.5%范围内,含气量对混凝土的抗冻性影响显著,在三维响应面上表现为曲线较为陡峭,水灰比影响较弱,表现为曲线平缓。对混凝土抗冻耐久性具有决定性的影响是气泡间距系数,气泡间距越小,混凝土的抗冻性愈好。     

引气混凝土的抗冻性和气泡结构的关系研究

对不掺加引气剂和掺引气剂的中砂混凝土和细砂混凝土的坍落度、含气量、抗压强度、冻融循环以及硬化混凝土气泡结构进行了试验与测试。试验结果表明,混凝土掺入引气剂后增加了大量微小气泡(直径小于100μm),明显提高了混凝土的抗冻性;当含气量相同时,随着水灰比的增大, 小于100μm 的气泡个数逐渐减少,大于100μm的气泡个数逐渐增多。同时,W/C为0.45或大于0.45时,气泡之间有连通现象,导致引气混凝土的抗冻性逐渐降低;当引气混凝土的气泡间距系数小于200μm 时,混凝土具有较高的抗冻性。     

影响混凝土抗冻性因素的试验研究

水泥混凝土抗冻性是影响其耐久性的关键指标。本次通过水泥混凝土快速冻融试验研究了水灰比、循环次数、含气量、气泡特征参数、掺合料种类等对抗冻性影响的主次因素规律及变化趋势。研究结果表明:含气量、循环次数、掺合料的掺量是影响混凝土抗冻性的主要因素。水泥混凝土抗冻性随着水灰比的升高而降低;随着冻融循环次数的增加而下降;随着气泡间距系数的降低而提高;随着含气量的增加而提高,但当含气量低于4.2%时,混凝土前期抗冻性下降迅速,引气混凝土含气量控制在5.6%~6.4%时具有良好的抗冻性。水泥混凝土中添加一定量的粉煤灰或矿渣粉,混凝土的抗冻性随着掺合比例的增加而降低。但在相同掺量下,改善混凝土抗冻性的效果矿渣粉好于粉煤灰。     

“重点工程混凝土安全性的研究”成果简介之二“混凝土耐久性能的研究”

“混凝土抗冻性的研究”（96－535－02－01）混凝土抗冻性研究取得以下主要成果：　　1．通过控制水灰比、含气量、气泡参数等指标,开发了F300的高抗冻混凝土和F600的超抗冻混凝土,掺粉煤灰的高抗冻混凝土已成功地应用于三峡大坝工程,并取得良好的技术经济效果。　　2.进行了C100、C80、C60和C60引气高强混凝土抗冻性的研究,C100和C80高强混凝土具有极高的抗冻性,而C60混凝土不能满足高抗冻混凝土的要求,C60引气和C80混凝土的抗冻标号可达F1000以上,而C100混凝土冻融循环2160次才达到破坏（断裂）,研究了高强混凝土冻融过程中…     

路面混凝土冻融破坏评价指标参数敏感性分析

评价混凝土冻融破坏的指标参数较多,为研究这些评价参数对抗冻性的敏感程度,测试了不同含气量和粉煤灰混凝土的抗冻性能,着重从含气量、气泡间距系数、相对动弹性模量、相对耐久性指数、抗折强度损失率、剥落量6个方面分析混凝土冻融破坏。结果表明,含气量、气泡间距系数均是评价混凝土抗冻性的敏感指标,水冻环境和盐冻环境下分别增加抗折强度损失率和剥落量作为评价混凝土抗冻性的敏感指标。     

道面混凝土抗冻耐久性设计研究

通过测试不同配合比混凝土试块的含气量、工作性、强度和冻融循环性能,研究道面混凝土抗冻耐久性设计参数和方法.结果表明,道面混凝土基于环境温度的四级环境分级宜为严寒地区、寒冷地区、微冻地区和非冰冻地区,相应的混凝土抗冻等级分别为F300、F200～F300、F50～F150和F50,4个抗冻等级下道面混凝土的最大水灰比分别为0.44、0.45、0.46和0.46,最小水泥用量为280 kg/m3,含气量为(4.0±0.5)%、(3.0±0.5)%、(2.5±0.5)%,其中非冰冻地区对混凝土含气量不作要求.提出了基于确定设计参数的道面混凝土抗冻耐久性设计方法和流程,能够保证道面混凝土的工作性、强度和抗冻耐久性.     

水灰比对混凝土气泡特征参数影响的试验研究

为指导抗冻混凝土的设计与评估,采用先进的硬化混凝土气泡结构测试设备,通过试验研究了水灰比对混凝土气泡特征参数的影响规律.结果表明:混凝土拌合物含气量相同时,水灰比对硬化混凝土的气泡间隔系数、平均气泡直径及比表面积、气泡的孔径分布等特征会产生显著的影响.随水灰比的增加,气泡间隔系数变大,气泡结构变差,这将对混凝土抗冻性产生重要影响.建议相关规范在对引气混凝土的含气量及气泡间隔系数进行规定时,应充分考虑水灰比的影响.     

引气剂对混凝土性能的影响研究

测试了掺引气剂混凝土硬化后的气泡参数,并分析了引气剂对混凝土性能的影响.试验发现,引气剂的泡沫稳定性越高,新拌混凝土含气量的经时损失越小;新拌混凝土经90 min后含气量与硬化混凝土含气量线性相关.引气剂的掺入降低了混凝土的强度,且掺引气剂混凝土的强度随气泡平均半径增大而降低.掺入引气剂后,混凝土的冻融耐久性得以改善;气泡间距系数对引气混凝土抗冻性的影响非常显著,当气泡间距系数超过300 μm时,混凝土的抗冻性较差.     

引气剂对溶液及混凝土性能的影响

对比了自制引气剂PYQ与常用引气剂K12、AES、AOS的溶液性能、新拌混凝土性能及硬化混凝土性能。结果表明:起泡能力从优到差依次为K12PYQAESAOS,泡沫稳定性从优到差依次为PYQAOSAESK12;保持混凝土初始含气量相同,气泡间距系数从小到大依次为PYQAOSAESK12,直径20~200μm有效气泡个数从多到少依次为PYQAOSAESK12,1 h含气量-硬化含气量-气泡间距系数-孔径分布-稳泡能力间存在关联性规律,1 h含气量越大,硬化含气量越大,气泡间距系数越小,20~200μm有效气泡个数越多,稳泡性越优,气泡间距系数可准确反映出引气剂引入的气泡稳定性;PYQ的引气及稳泡性能佳,对混凝土强度影响低,能有效改善混凝土的抗冻性。     

掺废旧橡胶颗粒混凝土蒸养后抗冻性能研究

通过使用掺量为30kg/m3的100目精细橡胶粉,在水灰比为0.42、蒸养时间为26h的条件下,研究橡胶混凝土蒸养后的抗冻性能.试验结果表明:蒸养制度未影响橡胶混凝土的抗冻性,标准养护和蒸汽养护下橡胶混凝土的气泡间距系数分别为0.130mm和0.141mm,均小于气泡间距系数临界值(0.200～0.250mm),从而提高了混凝土的耐久性.     

混凝土冻融耐久性与气泡特征参数的研究

采用快速冻融法,研究了水胶比、粉煤灰掺量和气泡特征参数对混凝土冻融耐久性的影响.结果表明:随着水胶比增大,粉煤灰掺量增多,受冻融混凝土耐久性指数显著降低,质量损失逐渐增大.混凝土冻融循环次数与气泡平均半径呈对数关系,为了保证混凝土抗冻标号达到D300,气泡平均半径应小于150 m且弦长大于50 m气泡的体积分数应小于4.5%.混凝土冻融循环次数与气泡数量呈抛物线关系,即气泡数量存在一个最佳值,为3 500个/cm3左右.混凝土气泡间距越小,其冻融耐久性越好;当气泡间距小于240 m时,混凝土具有高冻融耐久性.     

矿物掺合料对混凝土气泡特征参数的影响

研究了粉煤灰、矿粉对引气混凝土气泡特征参数的影响.结果表明:无论是单掺还是双掺粉煤灰和矿粉,新拌及硬化引气混凝土的含气量均有不同程度的降低;单掺粉煤灰引气混凝土的气泡间距系数和气泡平均直径降低,有利于提高混凝土抗冻性;矿粉对引气混凝土的气泡特征影响较大,且气泡特征参数的影响无明显的规律性;矿物掺合料一定程度上能改善引气混凝土的气泡结构,有利于提高抗冻性能,但掺量不宜超过30％.     

聚羧酸系减水剂引气方式对混凝土性能的影响

探讨了部分消泡、局部消泡、先消后引这3种引气方式对混凝土含气量稳定性、气泡间距系数、平均气泡径等参数及混凝土力学性能和耐久性的影响.结果表明,采用先消后引的引气方式并选用聚羧酸专用引气剂,可以调整混凝土含气量,使含气量稳定、气泡间距系数大、平均气泡孔径小.     

气泡分布对全机制砂混凝土强度及耐久性的影响研究

为研究气泡分布对全机制砂混凝土强度及耐久性的影响,从全机制砂混凝土的气泡泡径和气泡间距系数两方面探究气泡分布的影响。结果表明,气泡平均泡径控制在140～160μm,气泡间距系数控制在300～500μm,可使全机制砂混凝土的强度及耐久性达到综合最优,既可保证混凝土强度,又可改善混凝土耐久性能。     

气孔结构对水泥混凝土抗盐冻性能影响的研究

参照CDF盐冻试验标准研究了气泡间距系数对水泥混凝土抗盐冻性能,研究结果表明:混凝土抗盐冻性能随气泡间距系数减小而迅速提高,并具有很好的相关性;当气泡间距系数在0.2 mm以下时,混凝土剥蚀量的下降幅度随气泡间距系数减小而减缓,控制气泡间距系数可很好地改善混凝土的抗盐冻性能。     

盐冻环境下混凝土的微结构和氯离子渗透性

研究了水灰比、含气量等因素对混凝土在冻融和盐冻环境下劣化的影响,进行了混凝土微观形貌分析和冻融条件下氯离子在混凝土中的传输性试验,分析了盐冻条件下混凝土孔结构变化及氯离子传输规律.结果表明:当冻融循环25次时,盐冻条件下混凝土的质量损失率约是水冻条件下混凝土质量损失率的10倍;在冻融早期,盐冻条件下的混凝土动弹性模量损失比水冻条件下的混凝土动弹性模量损失缓慢;引气混凝土中50"m以上孔径的气泡较多,未引气混凝土的平均气泡间距为引气混凝土的2.5倍;引气能够降低冻融下混凝土的氯离子渗透性,但盐冻后引气混凝土表层有氯离子富集现象,考虑到钢筋混凝土构件的保护层厚度范围,这有可能不利于钢筋的保护.     

粉煤灰混凝土的抗冻融耐久性

通过试验研究，探讨了强度等级，引气量，粉煤灰品质等因素对普通混凝土和粉煤灰混凝土抗冻融耐久性的影响，结果表明，混凝土的引气量和影响普通混凝土和粉煤灰混凝土抗冻性的决定因素，满足抗冻性要求的引气量取决于相应的混凝土强度等级。本文还推荐了抗冻混凝土最小引气量，最大水灰比的限制值，以及气泡间距指数这一参数值。