引气剂含量在负温条件下对混凝土抗压强度的影响

迟 爽

(黑龙江省公路工程造价管理总站)

1 负温条件下，不同含气量的C40混凝土抗压强度变化

根据黑龙江省地方规程的要求，路面水泥混凝土的含气量范围要求是4.5％～5.5％。-10～0℃养护条件下，不同含气量的C40混凝土在的抗压强度发展规律见表1和图1。

表1 -10～0℃条件下C混凝土的强度发展 MPa

图1 变温条件下C40混凝土的抗压强度

从试验结果可以看出:负温养护条件下，不掺复合外加剂的各组混凝土抗压强度的降低幅度较大，即受冻后各组混凝土的抗压强度损失较大，与标准养护的试件相比，受冻后混凝土的抗压强度约降低40％左右。随着含气量的增大，硬化后混凝土的强度逐渐降低，但降低的幅度不大，含气量对抗压强度损失的影响不明显。在-10～0℃条件下养护的混凝土，拌合物含气量每增加1％，其抗压强度约降低2％。与标准养护混凝土对比可以看出:负温下含气量对强度的影响要比标准养护要小，也就是说含气量的增大在一定程度上降低了负温冻结对混凝土结构的破坏作用，这是因为引气剂引入到混凝土内的微小气泡要比毛细管直径大得多，这些不连通的气泡截断了水泥石的空隙结构，由于表面张力的作用，气泡内没有水分或含水量较小，远未达到饱和程度，水泥水化只能在水中进行，生成的水化产物也不会使气泡消失。当混凝土受冻时，毛细管水因为膨胀进入气泡，气泡的存在提供了水结冰膨胀产生膨胀压力的释放空间，减小或避免了超膨胀压力的生成，大幅度减小了膨胀压力对混凝土结构的破坏作用，如图2所示。混凝土受冻温度越低，混凝土内自由水数量越多，结冰量越大，所需要膨胀压力的释放空间就越大，因此含气量越大，混凝土抵抗冻结破坏的能力就越强，硬化后混凝土的抗冻融能力就越强，这也是掺入引气剂能有效提高混凝土抗冻性的根本原因。

图2 混凝土的防冻机理示意图

2 混凝土的防冻机理

水的冰点为0℃，当环境温度低于0℃后，液态的水会冻结成冰。当水中溶解有各种溶质，水的蒸汽压降低。拉乌尔定律告诉我们:溶液中水的冰点下降值△T可用下式表示

式中:K为冰点下降常数，水为1.86;C为1 000g溶剂中溶质的克分子数;m为1 000g溶剂中溶质的克数;M为溶质的克分子量。

上式适用于非电解质溶液，对电解质溶液，因电解质电离成离子，溶液中的质点数增加，水蒸汽压进一步降低，冰点降低值进一步增大，可用下式表示

式中:i为修正系数;n为电解质分子电离后的离子数，如NaCl为2，K2CO3为3;α为电离度。

从式(2)可知，溶液中开始析出冰的温度与其浓度成正比，与溶质分子量成反比，并与溶质的离子数和电离度有关。故当混凝土中掺入外加剂或增大掺量时，溶液浓度增大，混凝土中水溶液的冰点进一步降低，相同冻结温度下，混凝土内的结冰量逐渐减少，对混凝土的损伤程度降低，混凝土的抗冻能力提高，其宏观表现为负温条件下，含气量增大所导致的混凝土强度降低幅度比标准养护条件下有所减小。

3 结论

含气量越大，混凝土抵抗冻结破坏的能力就越强，硬化后混凝土的抗冻融能力就越强，这也是掺入引气剂能有效提高混凝土抗冻性的根本原因。

[1] 沙慧文.开发新品种引气剂 提高混凝土耐久性[J].混凝土，2000，(3).

[2] 刘冰，姚云峰等.大体积混凝土冬期施工浅析[J].低温建筑技术，2003，(4).

[3] 汪绯，杨东贤.冬期混凝土的施工[J].低温建筑技术，2001，(3).

[4] 黄兆龙.混凝土性质与行为[M].台北:詹氏书局，1997.