混凝土鹽凍循環(huán)試驗(yàn)研究

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【摘要】鹽凍破壞是絕大多數(shù)混凝土構(gòu)件破壞的理由，為研究水工混凝土的抗凍耐久性對于提高水工建筑物的使用壽命的影響因素，應(yīng)用相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備對混凝土構(gòu)件鹽凍循環(huán)試驗(yàn)?zāi)途眯耘e行相關(guān)研究。并得到以下結(jié)論：1）鹽凍循環(huán)以后，濕篩混凝土展現(xiàn)了砂漿剝落的現(xiàn)象。并且隨著鹽凍循環(huán)次數(shù)的增加，外觀剝落處境越明顯。2）濕篩混凝土小試件在鹽凍循環(huán)至100次外觀就展現(xiàn)了微小的孔洞，并且展現(xiàn)骨料外露，且鹽凍循環(huán)至200次時(shí)可以明顯察覺試件外觀粗骨料已經(jīng)全部暴露，且剝落較多，更加是邊角處。

【關(guān)鍵詞】鹽凍；耐久性；凍融循環(huán)

1、引言

混凝土受鹽凍破壞，是我國水工、海工混凝土布局，在運(yùn)行過程中發(fā)生的主要耐久性病害。已有調(diào)查說明，酷寒地區(qū)，絕大多數(shù)的水工混凝土布局由于常年處于水環(huán)境中，根本上都存在著不同程度的凍害問題。有的工程更是在竣工后不久就遭遇了嚴(yán)重的凍害。除了“三北”地區(qū)以外，在氣候?qū)Ρ葴厝幔烊稳徽宫F(xiàn)冰凍的華東、華中，如山東、安徽、江蘇、湖北等地，也存在著凍融劣化破壞現(xiàn)象[1]。因此，研究水工混凝土的抗凍耐久性對于提高水工建筑物的使用壽命有著分外重要的意義。

2、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1試驗(yàn)設(shè)備

本文試驗(yàn)所用到的主要試驗(yàn)設(shè)備有：電子稱、自落式混凝土攪拌機(jī)、數(shù)顯回彈儀、振弦采集儀、混凝土快速凍融試驗(yàn)機(jī)、混凝土厚度測試儀、動彈性模量測試儀、微機(jī)操縱電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)、微機(jī)操縱電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)等等。

2.1.1混凝土厚度測試儀

本文采用CTG-1型混凝土厚度測試儀以及其自帶的CRG-1T系統(tǒng)。該儀器主要由：帶電纜的CTG-1主機(jī)、測探索頭（包括傳感器、螺線管沖擊器，用于THIN模式測試）、用于THICK模式測試的外加小錘，如下圖。該儀器的主要原理是當(dāng)堅(jiān)硬的物體沖擊混凝土外觀時(shí)，形成一瞬間應(yīng)力脈沖。該應(yīng)力脈沖由壓縮波、剪切波以及瑞利波組成。壓縮波和剪切波沿著圓形波陣面?zhèn)魅朐圀w，瑞利波沿著外觀傳播。當(dāng)壓縮波和剪切波在傳播過程中遇到缺陷或者邊界時(shí)，由于兩種介質(zhì)的聲阻抗率不同，應(yīng)力波在這些界面處將發(fā)生反射。這樣，在外觀與界面之間產(chǎn)生多重反射，結(jié)果形成類似諧振條件。當(dāng)把傳感器置于沖擊點(diǎn)鄰近時(shí)，即可撤出該處由于屢屢反射波引起的外觀位移響應(yīng)。同時(shí)該儀器也可以在已知厚度的混凝土試件上測試其應(yīng)力波在混凝土內(nèi)部的傳播速度，通過波速也可以有效的判定混凝土內(nèi)部的損傷處境。

2.1.2動彈性模量測試儀

本文試驗(yàn)所制備的100mm*100mm*400mm的濕篩混凝土棱柱體在鹽凍循環(huán)試驗(yàn)時(shí)每凍融循環(huán)25次均用該NEL-DTA型動彈性模量測試儀測試其共振頻率，通過公式計(jì)算出混凝土的相對動彈性模量，該指標(biāo)是用來檢測濕篩混凝土試件在鹽凍循環(huán)過程中內(nèi)部的損傷程度。該設(shè)備主要由：動彈儀測試主臺、混凝土振動臺、傳感器固定支架組成。

2.1.3混凝土快速凍融試驗(yàn)設(shè)備

本文中所使用的快速凍融試驗(yàn)箱是：TDRF-2型風(fēng)冷式混凝土快速凍融試驗(yàn)裝置，如下圖。該凍融試驗(yàn)箱是參照國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T5150-2022《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》[2]中的“混凝土抗凍性試驗(yàn)”、交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTGE30-2022《馬路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中的“混凝土抗凍性試驗(yàn)（快凍法）”、國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50082-2022《普遍混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》[3]中的“快凍法”的要求。因而也適用于執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)的鹽凍循環(huán)試驗(yàn)。該設(shè)備主要由以下幾片面組成：電腦自動操縱系統(tǒng)、凍融試驗(yàn)箱、制冷系統(tǒng)、加熱及載冷劑循環(huán)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)（冷卻系統(tǒng)至于室外）。試驗(yàn)舉行時(shí)需要將混凝土試件放入不銹鋼試件盒中，再在試件盒中注入鹽水，結(jié)果將試件盒靜置于凍融箱內(nèi)舉行鹽凍循環(huán)試驗(yàn)。凍融箱內(nèi)彌漫凍融液，該凍融液的冰點(diǎn)為-45℃左右，因此可以有效的充當(dāng)凍融循環(huán)介質(zhì)[4-5]。

2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文采用3%的NaCl溶液作為凍融介質(zhì)舉行鹽凍循環(huán)試驗(yàn)，按照現(xiàn)行的模范《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》[6]中的混凝土抗凍性試驗(yàn)對濕篩混凝土試件（試件規(guī)格為100mm*100mm*400mm的棱柱體試件和試件規(guī)格為150mm*150mm*150mm立方體試件）舉行了0、25、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300次的鹽凍循環(huán)試驗(yàn)。

3、試驗(yàn)現(xiàn)象分析

由于本次試驗(yàn)所制作的混凝土試件在拌制時(shí)添加了減水劑和引氣劑，引氣劑的存在大大提高了混凝土的抗凍性，因此本文中所制作的混凝土試件凍融循環(huán)后外觀剝落處境沒有普遍混凝土嚴(yán)重。由試驗(yàn)現(xiàn)象可以看出，濕篩混凝土試件外觀的剝落處境是下部較嚴(yán)重，上部較微弱，本文揣測可能是由于鹽凍過程中，鹽溶液在靜置時(shí)發(fā)生了沉淀，溶液濃度由上到下不平勻，且濃度由上到下逐步增大，因此導(dǎo)致了混凝土試件鹽凍不平勻的現(xiàn)象。

結(jié)語：

1）鹽凍循環(huán)以后，濕篩混凝土展現(xiàn)了砂漿剝落的現(xiàn)象。并且隨著鹽凍循環(huán)次數(shù)的增加，外觀剝落處境越明顯。

2）濕篩混凝土小試件在鹽凍循環(huán)至100次外觀就展現(xiàn)了微小的孔洞，并且展現(xiàn)骨料外露，且鹽