不同属性砂C50 混凝土耐久性能试验方法

2021-06-27陈婉灵

四川水泥 2021年6期

关键词：石粉碳化龄期

陈婉灵

（中交一公局厦门工程有限公司，福建厦门 361021）

1 原材料

（1）水泥：P.O.42.5R 级水泥。

（2）粗骨料：石灰岩碎石是粗骨料的主要成分，主要包括粗石和细石两种类型。

（3）细骨料：①天然砂；②混合砂（以石灰岩机制砂和天然砂为主要原材料，两者按照6∶4 的用量标准制备而成）；③是石灰岩机制砂，共形成6 个组别。在细度模数方面，混合砂、机制砂、天然砂分别为2.77、2.67、1.81；对于0.075 以下的粉状颗粒含量来说，天然砂和混合砂的比例分别为2.27%和1.6%；较特殊的是机制砂，其0.075mm 以下石粉含量由人工按要求掺配，具体包含四类掺配标准，即3.5%、7%、10.5%、14%。

（4）粉煤灰、减水剂及水：①I 级粉煤灰；②减水剂的类型为PC-1 聚羧酸系高性能减水剂；③洁净自来水。

2 试验分析

以《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》为依据，按规范组织耐久性试验，关于具体的考虑指标、试验结果及内容，做如下分析。

2.1 长期强度分析

将细集料C50 混凝土分成为6 组，养护龄期设置为7d、28d、60d、90d和180d，随后组织开展试验活动，使混合料的抗压强度实现科学的测定，混凝土抗压强度与龄期关系的具体情况详见下图1 所示、不同细集料混凝土强度对比情况详见下图2 所示。

图1 混凝土抗压强度与龄期关系图示

图2 不同细集料混凝土强度对比

结合图中内容展开分析，可知：

（1）随着龄期的改变，每组混凝土的强度都发生了变化，混凝土各个养护龄期的实际表现情况各不相同。混凝土强度增速最快的龄期为7d～28d,其中石粉含量为3.5%的组别表现最为突出；随着养护龄期的不断增加，龄期达到30d～90d 时，石粉含量为10.5%的组别表现最为突出，此时的混凝土强度增幅达到9.67%，对应于其它组别而言，虽然增长但较为缓慢；当混凝土龄期达到90d～180d 时,混凝土强度增速表现出了下降的趋势，下降最为明显的组别为石粉含量为14%的组别。

（2）养护龄期为7d 的混凝土强度适中，其中强度最低的组别为石粉含量为3.5%组别；养护龄期为28d 的混凝土，强度最低的组别为天然砂组；混凝土养护龄期达到60d 以上时，其中强度相对较高的组别为石粉含量为7%和10.5%组别；养护龄期达到90d、180d 以上时，两者的强度分别为77.33MPa、80.28MPa。

（3）从28d 强度的角度来看，各组混凝土均满足要求。石粉的含量为7%时，混凝土的综合应用效果达到了最佳水平，其工作性能和强度水平也最佳。

2.2 抗渗透性能分析

在使用ASTMCl202 直流电通量法以后，以抗氯离子渗透性能为基础开展各项工作，具体的测试结果详见下图3。

图3 不同细集料混凝土电通量值

结合图中内容展开分析可知：

（1）对于各组别的混凝土试件来说，6h 的电通量全部都保持在1000C之内，这就充分的说明氯离子渗透性能非常低，其抗渗性良好。机制砂的主要原材料为石粉，石粉对界面过渡层的密实度起到了较好的改善作用，从这一角度来看，基于混合砂和机制砂两类原材料所制得的混凝土在抗渗性能方面更为良好，优于天然砂混凝土。

（2）使用混合砂以后，颗粒级配得到了积极的改善，使混凝土的抗渗性能随之发生了巨大的改变。

（3）对于以机制砂为原材料制备的混凝土，待石粉含量为7%时，混合料的电通量达到最小值，有理由说明此时的抗渗性能较为良好。

（4）混凝土的抗氯离子渗透性能受石粉含量影响非常明显。

2.3 抗冻性能分析

通过快冻法的应用，针对各组混凝土展开抗冻性能试验，将相对动弹模量作为主要的量化分析指标，展开对比分析。以28d 龄期为例，在冻融循环次数变化之下，其主要要点有：

（1）在冻融循环次数增加的试验条件下，混凝土相对动弹模量均有下降的变化特点。天然砂的棱角较为圆滑，骨料间虽然存在咬合力但较为微弱，导致其与骨料难以稳定地结合，因此相对动弹模量有较为明显的下降，抗冻能力较差。

（2）在冻融循环次数达到100 次后，天然砂混凝土已经显现出局部剥落现象，形状方面则以鱼鳞状为主，部分区域的剥落现象较为严重，裸露出内部的砂石结构。此外，在200 次冻融循环前，无论是混合砂还是机制砂混凝土，各自的相对动弹模量均有小幅度的下降，后续（超过200 次）则以较快的速度下降；但冻融循环次数达到300 次后，该值仍维持在90%以上的水平，从这一角度来看，混合砂与机制砂C50 混凝土的抗冻性能较为良好，相比之下天然砂混凝土在此方面的性能较差[1-2]。

（3）具体至C50 机制砂混凝土中，待石粉含量达到7%时，较之于其它的石粉含量组别而言，其相对动弹模量有所增加，但幅度甚微，增长幅度在1%以内。

2.4 抗碳化性能分析

取3d、7d、14d、28d、56d 及90d 龄期，分别组织抗碳化试验，将碳化深度作为量化分析指标，关于具体的结果，如表1 所示。

表1 混凝土碳化试验结果

结合表1 内容展开分析，在C50 高强混凝土的试验中，各类组别混凝土的抗碳化能力均达标。在所有的组别（6 组）中，龄期达到28d 后有部分混凝土显现出碳化的问题，但普遍呈较慢的碳化速率。究其原因，与混凝土的水胶比较小、胶凝材料用量较多有密切的关联。从抗碳化性能的角度来看，较之于天然砂混凝土，混合砂与机制砂混凝土在此方面的性能更为良好，并且以石粉含量为7%的机制砂最为突出，其具备最为优越的抗碳化性能，从56d 的碳化深度来看，为0；而即便达到90d，该碳化深度也无明显的增加，为1.5mm，仅存在较为微弱的碳化问题[3-4]。

2.5 徐变特性分析

取1d、3d、7d、14d、28d、60d、90d、150d 及180d 龄期，分别组织徐变试验，通过此途径探寻混凝土的徐变特性，引入徐变度指标，用于量化分析混凝土的徐变性。关于不同持荷时间条件下的徐变度情况：在持荷时间逐步延长之下，混凝土的徐变度有增加的变化特点：（1）1～14d，该阶段内的徐变度呈类似于线性增长的特点；（2）待时间延长至28d 时，徐变度已经有了较为显著的增长，几乎达到180d 徐变（总徐变）的50%；（3）自28d 后，则呈现出较为缓慢的徐变度增长特点，但仍有增加。而相比于混合砂和机制砂混凝土的徐变度而言，天然砂的该值相对更大[5]。