冻融对混凝土抗压强度的研究

康浩　胡宇祥　姜红羽　王思铭

摘 要：混凝土是水利工程行业最重要的建筑材料，其耐久性将会直接影响水工建筑物的安全，而冻融破坏作用是影响混凝土耐久性的直接因素，在北方寒冷地区尤为常见。之所以做冻融循环试验，是为了探究其给予不同强度级、抗压强度的影响，从而为北方寒冷地区的工程实践提供参考依据。

关键词：混凝土;冻融循环;抗压强度

1 绪论

大型水利工程中，整体性好、抗压强度高、可塑性好等优势，使得混凝土作为最常用的建筑材料，被广泛应用于各个工程领域。虽然其安全可靠度高，混凝土结构的耐久性经常被忽视结果遭到破坏，影响极为严重。国内外针对高强混凝土的抗冻性能研究已开展了相关的试验工作，相对较少的是一些普通混凝土的抗冻性能的探究。混凝土的耐久性受冻融循环影响很大，冻融损伤是影响混凝土耐久性的一个重要方面。因此，应足够重视冻融循环，为研究混凝土的耐久性提供必要的依据。

本文针对不同等级混凝土开展的抗压试验，记录了不同试验条件下的试验数据，为进一步了解冻融循环给予混凝土强度的影响提出依据。

2 试验概况

水泥采用硅酸盐水泥，密度为3.18g/cm3，细骨料采用人工砂，细度模数为2.77，石粉含量11.5%。粗骨料为二级配人工碎石骨料，骨料粒径为小石5～41.5mm，级配良好。根据《混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081—2002），用于测定抗压强度试验的试件采用标准立方体，尺寸为150mm×150mm×150mm，C15、C20、C30三种抗压强度的试块各3组，每组3个，试验冻融循环次数分别为0 次、25次、50次三个标准。冻融试验采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082—2009）中规定的快速冻融法，每次冻融循环在3.5h内完成，冻融试验完成以后，进行混凝土试件抗压强度试验，实验结束后记录基线荷载。混凝土试件抗压强度应按下式计算：

fcc=F/A

式中：fcc为混凝土试件抗压强度，MPa;F为试件破坏荷载，N;A为实践承压面积，mm2。试验操作过程按照《水工混凝土试验规程》进行。

3 试验结果分析

混凝土试件的抗压强度值如右表所示。

混凝土试块抗压强度表

混凝土强度等级

冻融循环次数

混凝土立方体抗压强度平均值/MPa

由上表数据可以看出，明显的是冻融循环作用于混凝土抗壓强度的影响。混凝土抗压强度随着冻融循环次数的逐渐增加以后逐渐降低，50次以后尤为明显。根据三种标号混凝土冻融循环作用下的抗压强度，可以得出：

（1）混凝土抗压强度随冻融循环次数的增加，逐渐降低。C15混凝土强度减少25%，C30混凝土强度减少8%。之所以采用高标号混凝土，减小冻融循环作用对混凝土抗压强度的影响，是因为低标号混凝土强度降低明显。

（2）低标号混凝土随着冻融循环次数的增加抗压强度减少较快。可知，提高混凝土标号，能够增加混凝土的耐久性。

4 下一步工作

由试验数据可以看出，冻融循环作用对混凝土影响较大，尤其是低标号，无论是在抗压强度还是减小速度上，反应均比较敏感。在今后实验设计过程中，还要继续增加冻融循环次数，测试混凝土抗拉强度，进行更深入的研究。

参考文献：

[1]梁胜增.混凝土在冻融循环下的抗压强度研究[J].科技与创新，2019（13）.

[2]张兆文，周茗如，魏琴玲，等.基于冻融损伤下的高性能混凝土力学性能衰减规律研究[J].混凝土与水泥制品，2019，276（04）：20-23.

基金项目：吉林农业科技学院青年基金（2017112）

作者简介：康浩（1996-），男，河北石家庄人，吉林农业科技学院本科生，研究方向：农业工程。

通讯作者：胡宇祥（1983-），男，辽宁沈阳人，博士。