凍融對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的研究

康浩　胡宇祥　姜紅羽　王思銘

摘 要：混凝土是水利工程行業(yè)最重要的建筑材料，其耐久性將會(huì)直接影響水工建筑物的安全，而凍融破壞作用是影響混凝土耐久性的直接因素，在北方寒冷地區(qū)尤為常見(jiàn)。之所以做凍融循環(huán)試驗(yàn)，是為了探究其給予不同強(qiáng)度級(jí)、抗壓強(qiáng)度的影響，從而為北方寒冷地區(qū)的工程實(shí)踐提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：混凝土;凍融循環(huán);抗壓強(qiáng)度

1 緒論

大型水利工程中，整體性好、抗壓強(qiáng)度高、可塑性好等優(yōu)勢(shì)，使得混凝土作為最常用的建筑材料，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域。雖然其安全可靠度高，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性經(jīng)常被忽視結(jié)果遭到破壞，影響極為嚴(yán)重。國(guó)內(nèi)外針對(duì)高強(qiáng)混凝土的抗凍性能研究已開(kāi)展了相關(guān)的試驗(yàn)工作，相對(duì)較少的是一些普通混凝土的抗凍性能的探究?；炷恋哪途眯允軆鋈谘h(huán)影響很大，凍融損傷是影響混凝土耐久性的一個(gè)重要方面。因此，應(yīng)足夠重視凍融循環(huán)，為研究混凝土的耐久性提供必要的依據(jù)。

本文針對(duì)不同等級(jí)混凝土開(kāi)展的抗壓試驗(yàn)，記錄了不同試驗(yàn)條件下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步了解凍融循環(huán)給予混凝土強(qiáng)度的影響提出依據(jù)。

2 試驗(yàn)概況

水泥采用硅酸鹽水泥，密度為3.18g/cm3，細(xì)骨料采用人工砂，細(xì)度模數(shù)為2.77，石粉含量11.5%。粗骨料為二級(jí)配人工碎石骨料，骨料粒徑為小石5～41.5mm，級(jí)配良好。根據(jù)《混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081—2002），用于測(cè)定抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試件采用標(biāo)準(zhǔn)立方體，尺寸為150mm×150mm×150mm，C15、C20、C30三種抗壓強(qiáng)度的試塊各3組，每組3個(gè)，試驗(yàn)凍融循環(huán)次數(shù)分別為0 次、25次、50次三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。凍融試驗(yàn)采用《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082—2009）中規(guī)定的快速凍融法，每次凍融循環(huán)在3.5h內(nèi)完成，凍融試驗(yàn)完成以后，進(jìn)行混凝土試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后記錄基線荷載。混凝土試件抗壓強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：

fcc=F/A

式中：fcc為混凝土試件抗壓強(qiáng)度，MPa;F為試件破壞荷載，N;A為實(shí)踐承壓面積，mm2。試驗(yàn)操作過(guò)程按照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

混凝土試件的抗壓強(qiáng)度值如右表所示。

混凝土試塊抗壓強(qiáng)度表

混凝土強(qiáng)度等級(jí)

凍融循環(huán)次數(shù)

混凝土立方體抗壓強(qiáng)度平均值/MPa

由上表數(shù)據(jù)可以看出，明顯的是凍融循環(huán)作用于混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。混凝土抗壓強(qiáng)度隨著凍融循環(huán)次數(shù)的逐漸增加以后逐漸降低，50次以后尤為明顯。根據(jù)三種標(biāo)號(hào)混凝土凍融循環(huán)作用下的抗壓強(qiáng)度，可以得出：

（1）混凝土抗壓強(qiáng)度隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加，逐漸降低。C15混凝土強(qiáng)度減少25%，C30混凝土強(qiáng)度減少8%。之所以采用高標(biāo)號(hào)混凝土，減小凍融循環(huán)作用對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，是因?yàn)榈蜆?biāo)號(hào)混凝土強(qiáng)度降低明顯。

（2）低標(biāo)號(hào)混凝土隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加抗壓強(qiáng)度減少較快?？芍岣呋炷翗?biāo)號(hào)，能夠增加混凝土的耐久性。

4 下一步工作

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，凍融循環(huán)作用對(duì)混凝土影響較大，尤其是低標(biāo)號(hào)，無(wú)論是在抗壓強(qiáng)度還是減小速度上，反應(yīng)均比較敏感。在今后實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要繼續(xù)增加凍融循環(huán)次數(shù)，測(cè)試混凝土抗拉強(qiáng)度，進(jìn)行更深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁勝增.混凝土在凍融循環(huán)下的抗壓強(qiáng)度研究[J].科技與創(chuàng)新，2019（13）.

[2]張兆文，周茗如，魏琴玲，等.基于凍融損傷下的高性能混凝土力學(xué)性能衰減規(guī)律研究[J].混凝土與水泥制品，2019，276（04）：20-23.

基金項(xiàng)目：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院青年基金（2017112）

作者簡(jiǎn)介：康浩（1996-），男，河北石家莊人，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院本科生，研究方向：農(nóng)業(yè)工程。

通訊作者：胡宇祥（1983-），男，遼寧沈陽(yáng)人，博士。