水工混凝土抗冻试验的养护龄期研究

张 涛

（山东新汇建设集团有限公司，山东 东营 257000）

混凝土的抗冻性是混凝土耐久性的一项重要指标，直接影响混凝土的使用寿命。我国北方地区，混凝土建筑物经常受到冻融剥蚀的破坏，所以对混凝土结构的抗冻性检测显得尤为重要。

针对不同行业的特点，各部门对混凝土抗冻性能试验制定的标准也不同，其中对养护龄期的规定就有28 d、90 d的差别。《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）规定混凝土养护龄期为90 d，而《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）、《水运工程混凝土试验规程》（JTJ 270-1998）规定的养护龄期为28 d；因为目前绝大多数工程项目的施工工期较短，即便是一个普通的配合比也要到施工原材料进场后28 d才能出具，正常试验得出的抗冻配合比从时间上算无法满足工程需要。本文对养护龄期对混凝土抗冻性是否有影响，进行了试验比较。

1 试验简介

1.1 原材料

1）水泥。采用山东铝厂生产的山铝牌42.5 MPa普通硅酸盐水泥。

2）砂子。采用产地青州，细度模数2.7，含泥量2.1%的中砂。

3）石子。采用产地青州碎石，各项试验合格，规格5～31.5 mm，连续级配。

4）外加剂。采用东营瑞源新型材料有限公司生产的引气剂。各项指标合格，引气性能较好，掺量2.5%。

5）粉煤灰。采用胜利发电厂的粉煤灰，符合II级粉煤灰要求。

6）水。采用饮用自来水，各项指标合格。

1.2 试验方法

本试验按照《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）的规定要求，采用工程中常用的C30、C35、C40三种强度等级的抗冻混凝土分别进行养护龄期为28 d、90 d的冻融试验。试验模块尺寸为100 mm×100 mm×400 mm，试验中心温度为8±2℃，最低温度为-17±2℃，试件中心与表面的温差＜28℃，一次循环历时不超过4h，试验盒120mm×120 mm×500 mm橡皮盒。

1.3 配合比的设计

根据规范及施工条件的要求，分别采用掺加粉煤灰与不掺粉煤灰2种形式。针对3种强度等级确定了6种配合比进行试验，其中，C30混凝土按抗冻等级F200设计，C35、C40混凝土按抗冻等级F300设计。具体混凝土配合比见表1。

2 结果分析

2.1 混凝土抗压强度试验结果

混凝土抗压强度试验结果见表2。

由表2可以看出，在标准养护下，随着龄期的增长，混凝土抗压强度增长趋势越来越小；掺

表1 混凝土配合比

表2 混凝土抗压强度试验结果

加粉煤灰的混凝土早期强度偏低，后期对混凝土抗压强度影响不大。

2.2 混凝土冻融试验结果

1）养护龄期对混凝土重量损失率的影响。养护龄期对不同配比下的混凝土重量损失率的影响如表3所示。

表3 重量损失率与养护龄期的关系 %

由表3可以看出，在相同的冻融次数下，养护龄期为28 d的混凝土比养护龄期为90 d的混凝土重量损失要高一些，但是最终抵抗冻融循环破坏次数相差不大，另外从工程实际出发，在其他条件不变的情况下，若采用混凝土28 d性能，工程偏于安全。

2）养护龄期对混凝土相对动弹性模量的影响。本次试验采用天津惠达实验仪器厂生产的DT-16型混凝土动弹仪，检测抗冻混凝土试件的相对动弹性模量。养护龄期对混凝土相对动弹性模量的影响如表4所示。

表4 相对动弹性模量与养护龄期的关系 %

由表4可以看出，不同试件不同养护龄期下相对动弹性模量虽然有些波动，但是其变化趋势一致。相同冻融次数时，不同养护龄期的各试件相对动弹性模量相差不大，且无明显的规律可循。

2.3 气泡结构对混凝土抗冻性影响

混凝土的抗渗性与抗冻性有着密切的关系。混凝土中掺入引气剂后能够均匀地分布气泡，从而有效地阻隔水分及有害离子进入混凝土内部，造成混凝土的损伤破坏。因此混凝土中气泡的形状和空间分布是影响混凝土抗冻性的重要因素。范沈抚通过试验发现掺引气剂的混凝土龄期对其抗冻性没有明显的影响，且引气剂引入的气泡结构性质不随龄期的延长而变化；洪定海通过试验研究发现混凝土水灰比分别为 0.7、0.6、0.45时，其抗渗性达到稳定的养护时间分别为90 d、28 d、7 d。

由于本次试验没有考虑减水剂对混凝土抗冻性能的影响，而绝大多数普通抗冻混凝土通过掺加适量的减水剂将水灰比控制在0.45以下，经标准养护28 d后，抗冻性能已比较稳定。

3 建议

对于绝大多数的普通抗冻混凝土其水灰比小于0.45，标准养护28 d时，混凝土的抗冻性能已比较稳定，与90 d的混凝土抗冻性能相差不大。目前多数工程项目的施工工期较短，采用28 d的养护龄期可以缩短冻融试验的循环周期，提高工作效率。故建议，建设周期短的水利工程，混凝土抗冻标准养护龄期参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）或《水运工程混凝土试验规程》（JTJ 270-1998）采用28 d；大体积混凝土及建设周期较长的项目仍依照《水工混凝土试验规程》（SL352-2006），养护龄期采用90 d。