不同粗骨料的混凝土耐久性分析.docx
不同粗骨料的混凝土耐久性分析。引言长期以来，碎石都是混凝土粗骨料的首选，主要原因是碎石混凝土 性能及耐久性都较佳，能够有效保障混凝土工程的质量与使用寿命。 但近年来，随着公路工程环保要求的提高，开采碎石这一严重破坏环 境的行为被限制，工程可用碎石资源减少，必须尽快选择其他原料作 为骨料，卵石正是较好的选择。为确保不同粗骨料混凝土的耐久性， 需要对其性能进行比照分析。1研究现状卵石混凝土耐久性被认为要低于碎石混凝土，因此，其在工程中的 应用偏少。但随着碎石资源的减少，卵石混凝土替代碎石混凝土已成 为当代公路工程的重要开展趋势，对二者耐久性的研究也备受关注。 很多研究说明，卵石混凝土耐久性不弱于甚至强于碎石混凝土。其中， 王鹏程等人通过试验发现当坍落度一样，水泥用量相同时，以卵石为 骨料的混凝土抗渗性明显强于碎石混凝土。王海朋等人通过研究吸水 率的方式，发现混凝土耐久性与其骨料吸水率成反比，而卵石吸水率 通常较碎石更低，因此，同等条件下卵时耐久性更优。陈旭涛等通过研究发现，在后期养护时间较长的情况下，以卵石为骨料的混凝土强 度将得到显著提升。因此，在工程中适当延长养护时间，可以充分促 进工程耐久性的提升。相比之下，碎石混凝土并没有呈现出明显的该 特性，也就是其强度与后期养护时间长短的变化关系主要表达在正常 养护期内，后期基本不会产生变化。2混凝土耐久性测试准备工作2.1 试验材料与方法为保障试验的准确性，需要合理选用试验原料，包括粗骨料、细骨 料、外加剂等。根据不同的施工需求，试验材料的选择标准也有所不 同。在廊坊市某县级公路试验段施工过程中，对选用的卵石及碎石等 粗集料的物理性能进行测试，选用由碎石机破碎后骨料粒径为5 20mm的石灰岩碎石，连续级配，石灰岩碎石技术指标见表lo除粗骨料外，本次试验中所用的细骨料、粉煤灰、外加剂等均根据 实际施工需求加以确定，进而保障试验的可实践性。细集料选用天然 河砂,表观密度为2700kg/m3，细度模数为2.2 ,含泥量为1.2% ; 水泥选用普通硅酸盐水泥，水泥具体技术指标如表2所示; 增强剂采用SBTJM®-H ( R1)常温型碾压混凝土高效增强剂，使用温度范围为：-5+35T ;减水剂采用缓释型聚竣酸高效减水剂，减水率为30%。拌和水采用自来水。2.2 确定配合比卵石与碎石混凝土的性能差异受多种因素影响，既包括自身性质, 也包括配合比。在不同配合比下，混凝土的力学特性、耐久性等均会 发生较大变化，而且以卵石或者碎石为原材料时，该变化具有明显差 异。为确保试验的有效性与可靠性，需要先保证混凝土力学性能可以 满足实际施工需求，否那么对混凝土的耐久性进行分析也将变得毫无意 义。最初，可以按照以往施工经验设置简单的配合比。为确保混凝土 在工程施工中正常应用，必须确保其在使用时不出现堵管、浇筑密实 度低等问题，因而通常将其塌落度设置为160180mm ,相应的水、 外加剂等所需量也能得以明确。在初步设置配合比后，还需要对其进 一步加以调整与优化。其中，将混凝土中的用水量适度增加是较为重要的环节，这能够进一步强化混凝土性能，防止其在使用时出现泌浆、抓地等问题，而且可以得到在相同配合比下，卵石混凝土的抗压性能更佳，其原因是使用卵石作为粗骨料，能够减少骨料间摩擦阻力，减 少骨料吸收的水量，促进混凝土流动性能提升。3耐久性分析3.1 抗渗性能分析抗渗性能是耐久性中最为重要的指标。混凝土内部有大量小孔，如 果有气体、氯离子等通过气孔进入混凝土内部，会使其中的钢筋出现 锈蚀。而在钢筋生锈后，其体积会增大并从内部引致混凝土结构开裂, 严重影响耐久性。抗渗能力可以在试验中通过测试其氯离子渗透情况 的方式加以确定。通过试验对卵石和碎石混凝土中氯离子含量进行测 试可以发现氯离子含量和养护时间成正比。而且在相同配合比下，不 管是以卵石还是碎石做混凝土粗骨料，可以发现二者的抗氯离子渗透 能力较为接近，均能满足实际施工需求。这是因为碎石虽然外表更加 粗糙，能够降低混凝土的氯离子渗透率，但减少的量不大。因此，卵 石和碎石作为骨料的抗渗能力均满足实际施工需求。3.2 抗硫酸盐侵蚀性能分析局部地区的环境包含大量硫酸盐，并有可能对混凝土工程产生化学 侵蚀作用，进而影响其耐久性。本试验路段所处的地质环境中包含大 量硫酸盐，因此需要对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能进行分析。硫酸根离 子是导致混凝土遭受化学侵蚀的主要因素，因此应使用硫酸盐溶液进行浸泡试验。在经过屡次干湿循环后，可以测定混凝土抗硫酸盐侵蚀 性能。对试验结果进行分析可以发现，随着干湿循环次数的增加，混 凝土抗硫酸盐侵蚀性能先增强后减弱，并且在循环次数到达150次后, 不管是卵石混凝土还是碎石混凝土，其抗侵蚀性能均无法满足实际施 工需求。这是由于随着循环次数的增加，化学反响速度逐渐大于水化 速度，进而影响混凝土耐久性。3.3 抗冻性能分析我国地域广阔，局部区域混凝土工程长期处于严寒气候下，必须能够有效抗冻，才能充分保证工程平安与可靠。因此，抗冻性能也是混凝土耐久性的组成指标。影响混凝土抗冻性能的因素很多，但其中最关键的指标为水胶比。如果混凝土的水胶比过大，其内部孔的数量多、 孔径更大，并会积聚大量自由水。在严寒气候下，这些水会凝结并产 生极大的结晶压力，并会破坏混凝土结构。在试验中采取冻融循环的 方式对混凝土进行处理，并对其相对动弹性模量及质量损失进行测定。其中，在循环次数不超过150次时，以卵石或碎石做粗骨料的混凝土均能满足实际施工需求。但是当循环次数到达200次时，卵石混凝土的抗冻性能无法到达施工要求。这是由于卵石和水泥的黏结较差，导 致混凝土内部空隙偏大，其抗冻性能略差于碎石混凝土。3.4 抗碳化性能分析对混凝土工程而言，大气包含的二氧化碳会和水泥反响并导致碱度 降低，进而使覆盖于钢筋外表的钝化膜遭到损坏，出现锈蚀情况。因 此，混凝土的抗碳化能力同样可以作为评价耐久性的重要指标。对试 验中所用的水灰比为0.5的卵石、水灰比为0.48的碎石样本进行测试, 可以发现在不同水灰比下，样本抗碳化能力会产生较大变化。其中， 水灰比分别为0.5的卵石和0.48的碎石混凝土的碳化深度分别为 5.0mm与2.3mm。但对配合比及强度均相同的卵石与碎石样本而言, 在水灰比同样是0.5的情况下,二者碳化深度分别为6.7mm和 6.0mm。由此可见，卵石和碎石在相同水灰比下的抗碳化能力的差异 较小，均能满足实际施工需求。4结语影响混凝土耐久性的因素较多，从各个方面对卵石混凝土及碎石混 凝土耐久性进行比照和分析，可以发现二者的耐久性在不同方面各有 优劣。但从总体分析，卵石混凝土耐久性的缺乏主要表达在抗渗、抗冻及抗硫酸侵蚀等方面，在对以上性能要求不高的工程中，可以使用 其替代碎石混凝土。
