國內(nèi)外混凝土的抗凍性試驗(yàn)的與

國內(nèi)外混凝土的抗凍性試驗(yàn)的分析與探討介紹了了國內(nèi)外典型型的混凝土的的杭凍性試驗(yàn)驗(yàn)方法、評(píng)定定指標(biāo)及控制制要求，并對(duì)對(duì)其進(jìn)行了分分析比較?；炷量箖鲂允鞘侵富炷猎谠陲査疇顟B(tài)下下，能經(jīng)受多多次凍融循環(huán)環(huán)而不破壞其其外觀完整性性，也不嚴(yán)重重降低其強(qiáng)度度的性能指標(biāo)標(biāo)。可分為單單純凍融循環(huán)環(huán)作用和鹽凍凍作用兩類。單單純凍融循環(huán)環(huán)作用會(huì)使混混凝土內(nèi)部受受損傷而產(chǎn)生生開裂，受此此作用的混凝凝土結(jié)構(gòu)常處處于鄰水地區(qū)區(qū)，如橋墩、承承臺(tái)、隧道、涵涵洞等;而鹽凍作用用主要存在于于寒冷地區(qū)的的鹽漬土地帶帶及噴灑化冰冰鹽的路段，受受影響的混凝凝土結(jié)構(gòu)物如如橋面板、路路面板、人行行道、路緣石石等。1986年，北美、歐歐洲、亞洲等等地的16個(gè)國家組成成一個(gè)技術(shù)專專家組，對(duì)約約8000000座道路橋梁梁進(jìn)行了細(xì)致致和全面的現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)查、分分析和漢蛤式式。結(jié)果指出出:在寒冷地區(qū)區(qū)，特別是除除冰鹽或含鹽鹽環(huán)境引起的的鹽凍剝蝕破破壞和鋼筋銹銹蝕破壞是道道橋破壞或失失效的最主要要原因。在我我國廣大北方方地區(qū)，由于于年平均氣溫溫較低、日溫溫差大，且某某些地區(qū)地下下水中鹽濃度度較高，整體體氣候、環(huán)境境相對(duì)惡劣，混混凝土的抗凍凍性不足是造造成耐久性破破壞的主要原原因之一。迄迄今為止，國國內(nèi)外很多專專業(yè)人士通過過抗凍性試驗(yàn)驗(yàn)對(duì)混凝土抗抗凍性能做了了大量研究，但但試驗(yàn)方法不不一。各國規(guī)規(guī)范對(duì)混凝土土抗凍性規(guī)定定的側(cè)重點(diǎn)也也不盡相同。1國內(nèi)外混凝凝土抗凍性的的試驗(yàn)方法及及控制要求1.1凍融破破壞的杭凍性性試驗(yàn)方法美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定的凍融試驗(yàn)驗(yàn)方法美國ASSTMC666一97混凝土快速速凍融試驗(yàn)方方法推薦了兩兩種在實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)快速測定定混凝土抗凍凍性能的方法法:快速冰凍水水融法和快速速氣凍水融法法。兩種方法法規(guī)定凍融循循環(huán)溫度為-17.8℃-4.4℃。除另有規(guī)規(guī)定的限制外外，每個(gè)試件件應(yīng)連續(xù)進(jìn)行行30次循環(huán)，或或進(jìn)行到試件件的相對(duì)動(dòng)彈彈性模量降到到初始值的60%時(shí)為止。對(duì)對(duì)任意長度變變化試驗(yàn)，當(dāng)當(dāng)膨脹量超過過0.1%時(shí)，試驗(yàn)結(jié)結(jié)束并計(jì)算出出耐久性系數(shù)數(shù)。這種方法法是利用混凝凝土動(dòng)彈模量量對(duì)其內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)破壞比較較敏感這一原原則制定的。英國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定的凍融試驗(yàn)驗(yàn)方法英國BS55075:PPAR長:1982規(guī)定了混凝凝土的凍融試試驗(yàn)方法為:所用試件尺尺寸為75mm××75mm××(225--305)mmm，要求24h內(nèi)試件在-15℃土3℃溫度下凍16~177h，在20℃土2℃的水中養(yǎng)護(hù)72h士2h。經(jīng)50次凍融循環(huán)環(huán)后計(jì)算出相相對(duì)長度變化化率。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定的凍融試驗(yàn)驗(yàn)方法目前，我國國抗凍性的試試驗(yàn)方法主要要依據(jù)《普通通混凝土長期期性能和耐久久性能試驗(yàn)方方法》(GBJ882-85))的規(guī)定分為為慢凍法和快快凍法。慢凍法是將將立方體試件件(試件尺寸據(jù)據(jù)混凝土中集集料的最大粒粒徑選定)在28d(如無特殊要要求)齡期時(shí)進(jìn)行行凍融循環(huán)試試驗(yàn)。試驗(yàn)前前將試件放在在巧℃-20℃水中浸泡4d，再在-15℃-20℃條件下冰凍4h，然后在巧℃-20℃水中融化4h，此為一個(gè)個(gè)凍融循環(huán)。以以抗壓強(qiáng)度下下降不超過25%，重量損失失不超過5%時(shí)，混凝土土所能承受的的最大凍融循循環(huán)次數(shù)來表表示抗凍標(biāo)號(hào)號(hào)。慢凍法存存在試驗(yàn)周期期長，試驗(yàn)誤誤差大，試驗(yàn)驗(yàn)工作量大等等較多不足之之處?，F(xiàn)在水水工、港工、道道路、鐵道等等部門，積極極推廣快凍法法?？靸龇ㄊ鞘前礃?biāo)準(zhǔn)規(guī)定定方法攪拌、振振搗后成型尺尺寸為100mmm×100mmrn×4400nm的標(biāo)準(zhǔn)試件件后，養(yǎng)護(hù)至至規(guī)定齡期前前4d，放人水中中浸泡4d后用自動(dòng)凍凍融循環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)在2-4h完成一次凍凍融循環(huán)。以以重量損失不不超過5%或相對(duì)動(dòng)彈彈性模量下降降達(dá)40%時(shí)的凍融循循環(huán)次數(shù)來表表示抗凍標(biāo)號(hào)號(hào)。1.2鹽凍破破壞檢測檢驗(yàn)驗(yàn)方法及評(píng)定定指標(biāo)目前，國內(nèi)內(nèi)還沒有制定定混凝土鹽凍凍破壞的檢測測檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方方法。國外具具有代表性的的鹽凍試驗(yàn)方方法有3種。(1)AASTMC6672。用于評(píng)定定混凝土暴露露在除冰鹽環(huán)環(huán)境中的抗鹽鹽剝蝕性能。該該方法最少試試件數(shù)為兩塊塊，每塊的表表面積和厚度度分別不小于于460cmm2和7.5cm。試件在23土1.7℃和RH=100%的環(huán)境中養(yǎng)養(yǎng)護(hù)14d后，在同樣樣溫度和RH=455%-5%的條件下再再養(yǎng)護(hù)14d。然后，試試件按圖1進(jìn)行試驗(yàn)前前處理。試件件最少要進(jìn)行行50次凍融循環(huán)環(huán)，每次循環(huán)環(huán)歷時(shí)ld。每次在-17℃士1.7℃下凍16-188h，在23℃土1.7℃和RH為45%-445%的條件下融融化歷時(shí)6-8h。每5次循環(huán)后鹽鹽溶液要全部部更換。5、10、15、25和50次循環(huán)后要要對(duì)表面剝蝕蝕破壞程度進(jìn)進(jìn)行目測評(píng)估估，評(píng)定等級(jí)級(jí)共分5級(jí)，見表1。(2)SSS1372444(也稱BORAS法)為瑞典標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。是是在ASTMCC672基礎(chǔ)上改進(jìn)進(jìn)而成的。實(shí)實(shí)驗(yàn)室成型的的試件脫模后后，先在20℃土2℃水中養(yǎng)護(hù)5-7d，然后在相相同溫度和RH為50%士10%的環(huán)境中放放置20d士2d時(shí)，從試件件上切出一塊塊厚度約50mmm土5mm的試塊。切切出的試塊還還要在20℃士2℃和RH為50%土10%的環(huán)境境中再養(yǎng)護(hù)7天。對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室試件，測測試面積最少少為900cmm2，而鉆芯取取樣的最少測測試面積為400cmm2。凍融試驗(yàn)驗(yàn)前的試件處處理見圖2。凍融循環(huán)環(huán)制度為ld一次循環(huán)，凍凍融溫度為-20℃-20℃，0℃以上時(shí)間7-9h，-10℃以下時(shí)間7-12h。全部凍融融試驗(yàn)歷時(shí)56d，即56次循環(huán)。每7次循環(huán)后測測定剝落量。破破壞評(píng)定指標(biāo)標(biāo)見表2。用剝落量作作為評(píng)定指標(biāo)標(biāo)，計(jì)算公式式為:MN=WWN/S式中:MN為N次凍融循環(huán)環(huán)后試件的剝剝落量，kg/m22;WN為N次凍融循環(huán)環(huán)后的累計(jì)剝剝落物重量(105℃烘干)，kg;S為測試試件件的表面積，m2。(3)RIILEMTCC117-FFDC。1995年國際材料料學(xué)會(huì)頒布的的RILEMMTC1177-FDC包括三種方方法，CDF法、平板法(類似于551377244)和立方體法(2(X))2年頒布的RILEMMTC1766-IDC22002中刪除此法)。目前，CDF法在西歐(德、法)應(yīng)用比較普普遍，平板法法在北歐(瑞典、挪威威、丹麥、芬芬蘭)應(yīng)用比較普普遍。采用CDDF(CF))法試驗(yàn)時(shí)，試試件成型ld后脫模，放放人20℃士2℃水中養(yǎng)護(hù)6d，接著在相相同溫度和RH為65%的環(huán)境中放放置2ld，然后按圖3把試件單面面放人3%NaCCI溶液中，并并在20℃士2℃下繼續(xù)放置7d后開始凍融融試驗(yàn)。凍融融制度為12h一次凍融循循環(huán)。0℃以上時(shí)間為6h，其中20℃恒溫lh;0℃以下為6h，其中-20℃恒溫3h。試件最少少測試面積為為800cmm2。經(jīng)過28(或56)次凍融循環(huán)環(huán)后，通過測測量試件超聲聲傳播時(shí)間和和表面剝蝕量量的變化來評(píng)評(píng)價(jià)混凝土的的抗凍性。當(dāng)當(dāng)28次循環(huán)的剝剝落量小于1.5kgg/m2時(shí)，可判定定該混凝土抗抗鹽凍性合格格，否則為不不合格。1.3混凝土土杭凍性的控控制要求由于氣候、地理位置置和理論基礎(chǔ)礎(chǔ)等方面的原原因，各國規(guī)規(guī)范對(duì)混凝土土抗凍性規(guī)定定的側(cè)重點(diǎn)不不盡相同。(1)美國國的抗凍性試試驗(yàn)方法主要要有兩種:ASTMMC66-997檢測為混凝凝土抵抗快速速凍融能力的的標(biāo)準(zhǔn)方法;ASTMMC672--2003為混凝土表表面暴露于除除冰鹽時(shí)抗鹽鹽凍性的試驗(yàn)驗(yàn)方法。美國國混凝土協(xié)會(huì)會(huì)(ACI)制定的關(guān)于于混凝土抗凍凍性控制要求求的規(guī)范中，混混凝土所處的的環(huán)境被分成成了嚴(yán)酷環(huán)境境和一般環(huán)境境兩種。一般般認(rèn)為橋面板板、路沿石、車車庫和蓄水池池等結(jié)構(gòu)物是是處于嚴(yán)酷環(huán)環(huán)境中的結(jié)構(gòu)構(gòu)物;部分不與土土壤直接接觸觸的梁、柱和和板是處于一一般環(huán)境中的的結(jié)構(gòu)物。在在混凝土遭受受凍融或鹽凍凍破壞時(shí)，ACI規(guī)定應(yīng)根據(jù)據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)物所處環(huán)境境對(duì)混凝土進(jìn)進(jìn)行引氣，同同時(shí)對(duì)混凝土土的最大水膠膠比和最低強(qiáng)強(qiáng)度進(jìn)行控制制。(2)加拿拿大的抗凍性性試驗(yàn)方法是是CSA－A2312－94中規(guī)定的快快速凍融法。該該方法與ASTMCC666完全相同。雖雖然加拿大國國家規(guī)范中只只有一種混凝凝土抗凍性試試驗(yàn)方法，但但在評(píng)價(jià)及測測試混凝土抗抗凍性時(shí)，除除快凍法外，鹽鹽凍法也被使使用。CSAA22311-994規(guī)定，在不不包含氯離子子的情況下，混混凝土所處的的環(huán)境被分成成三種:FI為露在凍融融條件下的飽飽水混凝土，如如水池底板、天天井、網(wǎng)球場場和浸泡在淡淡水中的設(shè)施施等;FZ為暴露在凍凍融條件下的的不飽水混凝凝土，如建筑筑物的外墻和和外柱等;N為暴露在沒沒有凍融也沒沒有氯離子環(huán)環(huán)境下的混凝凝土，如建筑筑物的內(nèi)墻和和內(nèi)柱等。并并規(guī)定了在不不同環(huán)境下混混凝土28d的最小強(qiáng)度度和最小水膠膠比。(3)瑞典建建筑部出版的的混凝土建筑筑手冊(Boveerket’ShanddbookoonconccretecconstrrUctioon，以下簡稱BBK944)中，將有抗抗凍性要求的的混凝土環(huán)境境分成了以下下4類:B1為可忽略的的環(huán)境;B2為輕微的嚴(yán)嚴(yán)酷環(huán)境—中等濕度的的沒有氯離子子存在的凍融融環(huán)境，包括括處于室外與與地平線夾角角超過30的建筑物表表面，如建筑筑物的立面;B3為中等嚴(yán)酷酷環(huán)境—處在潮濕或或者非常潮濕濕的環(huán)境中沒沒有或者只有有少量的氯離離子存在并經(jīng)經(jīng)受凍融循環(huán)環(huán)作用的環(huán)境境。包括處于于室外與地平平線夾角不超超過30的建筑物表表面，如陽臺(tái)臺(tái)、泡在清水水中的大壩和和碼頭等;B4為非常嚴(yán)酷酷的環(huán)境—結(jié)構(gòu)物處在在潮濕或者非非常潮濕的環(huán)環(huán)境中，有中中等或大量氯氯離子存在，并并伴隨凍融循循環(huán)的環(huán)境。如如處于海水浸浸泡和位于浪浪濺區(qū)的混凝凝土結(jié)構(gòu)物。當(dāng)環(huán)境條件件為B3或B4時(shí)，BBK94通常要求摻摻加引氣劑。針針對(duì)不同環(huán)境境，并根據(jù)骨骨料粒徑不同同，對(duì)混凝土土的最小含氣氣量和最大水水膠比作了相相應(yīng)規(guī)定。(4)歐歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員員會(huì)出版的EN206一l:20000中，將有抗抗凍要求的混混凝土環(huán)境分分成了4類，分別為:XF1—中等程度飽飽水，無除冰冰鹽存在的環(huán)環(huán)境;XF2—中等程度飽飽水，有除冰冰鹽存在的環(huán)環(huán)境;XF3—高程度飽水水，無除冰鹽鹽存在的環(huán)境境;XF4—高程度飽水水，有除冰鹽鹽存在的環(huán)境境。在標(biāo)準(zhǔn)中中，針對(duì)不同同環(huán)境對(duì)混凝凝土最大水膠膠比，最小強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)，最最小水泥含量量，最小含氣氣量都進(jìn)行了了規(guī)定。(5)我國國規(guī)范中也有有針對(duì)混凝土土抗凍性的規(guī)規(guī)定，但規(guī)范范中并未區(qū)分分環(huán)境等級(jí)，且且在考慮鋼筋筋銹蝕和腐蝕蝕的時(shí)候也是是如此。近年年來國內(nèi)已有有專家學(xué)者認(rèn)認(rèn)識(shí)到這些問問題，水工行行業(yè)在SL2111-98《水工建筑筑抗冰凍設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范》中已已有相關(guān)規(guī)定定:各類水工結(jié)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的的混凝土等級(jí)級(jí)應(yīng)根據(jù)氣候候分區(qū)、凍融融循環(huán)次數(shù)、表表面局部小氣氣候條件、水水份飽和程度度、構(gòu)件重要要性和檢修條條件按規(guī)范選選取。在不利利因素較多時(shí)時(shí)，可選用提提高一級(jí)的抗抗凍等級(jí)。2004年陳肇元院院士在其編輯輯出版的《混混凝土結(jié)構(gòu)耐耐久性設(shè)計(jì)與與施工指南》中中對(duì)混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)物所處環(huán)環(huán)境進(jìn)行了分分類，并依據(jù)據(jù)所處環(huán)境不不同，對(duì)有杭杭凍要求的混混凝土的含氣氣量、最低強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)、最最大水膠比、最最小膠材用量量和抗凍耐久久性指數(shù)DF值進(jìn)行了規(guī)規(guī)定。2試驗(yàn)方法分分析和討論從上述國內(nèi)內(nèi)外有代表性性的抗凍性試試驗(yàn)方法、評(píng)評(píng)定指標(biāo)及控控制標(biāo)準(zhǔn)可以以看出:(1)檢測測混凝土抗凍凍性時(shí)，國外外主要的試驗(yàn)驗(yàn)方法有快凍凍法和鹽凍法法兩種?？靸鰞龇ㄒ悦绹牡腁sTMCC66為代表;鹽凍法以瑞瑞典的55137724和歐洲材料料試驗(yàn)協(xié)會(huì)的的RILEMMTC1766－IDC20002為代表。混混凝土經(jīng)受除除冰鹽凍融的的時(shí)候，歐洲洲主要采用鹽鹽凍法來評(píng)價(jià)價(jià)混凝土的抗抗凍性。我國國北方地區(qū)使使用除冰鹽的的道路及周邊邊附屬建筑物物、海港及海海邊建筑、處處于鹽漬土地地區(qū)的混凝土土結(jié)構(gòu)物，在在冬季都不同同程度的遭受受鹽凍破壞。用GBJ82-85中的混凝土抗凍性試驗(yàn)方法，無法準(zhǔn)確地評(píng)估混凝土在這種環(huán)境條件下的抗凍性。(2)在在這些試驗(yàn)方方法中，評(píng)價(jià)價(jià)混凝土抗凍凍性的指標(biāo)不不盡相同。我我國的慢凍法法采用質(zhì)量損損失和抗壓強(qiáng)強(qiáng)度損失來衡衡量混凝土的的抗凍性;而快凍法和ASTMCC66的快速凍融融的試驗(yàn)方法法采用的是質(zhì)質(zhì)量損失和動(dòng)動(dòng)彈性模量;ASTMMC672根據(jù)5n次鹽凍循環(huán)環(huán)后試件的單單位表面剝蝕蝕情況及根據(jù)據(jù)這個(gè)指標(biāo)把把剝蝕破壞程程度分為6級(jí)來衡量混混凝土的抗凍凍性;在平板法中中用單位面積積的剝蝕量來來衡量混凝土土的抗凍性;而CDF通過動(dòng)彈性性模量的相對(duì)對(duì)變化和試件件單位面積的的質(zhì)量損失率率來評(píng)價(jià)混凝凝土的抗凍性性。雖然在凍凍融破壞的過過程中，隨凍凍融循環(huán)次數(shù)數(shù)的增加，強(qiáng)強(qiáng)度損失和質(zhì)質(zhì)量損失也隨隨之增加，但但強(qiáng)度和質(zhì)量量損失是反映映試件宏觀性性能的參數(shù)，相相對(duì)較粗糙。采采用動(dòng)彈性模模量和試件單單位面積的剝剝蝕量從宏觀觀及微觀來衡衡量混凝土的的抗凍性要比比用質(zhì)量損失失、強(qiáng)度損失失以及ASTMCC672方法的表觀觀分級(jí)更能直直接、全面、準(zhǔn)準(zhǔn)確地反映混混凝土受凍害害的程度及混混凝土抗凍性性。但在鹽凍凍試驗(yàn)中，鹽鹽凍更多的是是造成試件表表面的剝蝕，造造成試件表面面骨料裸露和和凸凹不平，使使動(dòng)彈性模量量的測試增加加了更多不可可控制的因素素。(3)對(duì)對(duì)于混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)物抗凍性性的控制要求求，國外比較較普遍的做法法是先將環(huán)境境分類，然后后針對(duì)不同的的環(huán)境制定不不同的規(guī)定。但但我國規(guī)范中中并未區(qū)分環(huán)環(huán)境等級(jí)。(4)不不管是凍融循循環(huán)試驗(yàn)還是是鹽凍試驗(yàn)，各各檢測方法均均是試件在無無外荷載，無無綜合環(huán)境作作用下進(jìn)行的的。而實(shí)際上上混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)物在使用過過程中除了承承受外荷載作作用外，還受受到各種環(huán)境境因素的作用用，如風(fēng)吹、日日曬、雨淋等等天氣因素;水流和泥沙沙的沖刷作用用;環(huán)境水或空空氣中所含有有害成分的化化學(xué)侵蝕作用用;溫濕度變化化及凍融作用用等，即工程程實(shí)際中的混混凝土結(jié)構(gòu)物物是受到各方方面因素綜合合作用。各因因素相互影響響、相互疊加加從而使混凝凝土結(jié)構(gòu)物逐逐漸破壞。而而實(shí)驗(yàn)室檢測測的是混凝土土材料各單項(xiàng)項(xiàng)性能，且是是在不承