摘要：研究引气量对混凝土抗压及抗冻性能的影响，对比碎石和卵石两种骨料制备混凝土的差异。制备不同基准强度的混凝土，通过引气剂的掺量调整不同的引气量，通过抗压强度和抵抗冻融循环的次数来评价混凝土的力学及抗冻性能。结果表明混凝土抗压强度随引气量增加而降低，抗冻性随引气量增加而增强；碎石混凝土力学性能和抗冻性能均强于卵石混凝土；混凝土的基准配比强度越高，引气量和骨料对混凝土性能的影响越大。
关键词：卵石；引气混凝土；引气量；冻融循环
1 引言
引气混凝土在我国作为特种混凝土被广泛应用与水工，道路，桥梁及地下工程中[1]。尤其在北方，引气混凝土的应用较多[2]。在有些国家，引气混凝土被认定为普通混凝土[3]。因为引气性能可以提高耐久性[4]，如何合理的使用引气混凝土，是施工中十分重要的内容。
工程上一般使用碎石作为混凝土的骨料使用[5]。碎石具有表面粗糙的特点，可以和胶凝材料更好的结合[6]。然而碎石作为一种不可再生资源，部分地区经过长时间的开采已经出现匮乏[7]。卵石是一种资源丰富的天然石材，与碎石相比具有更高的强度[8]，但其表面光滑，不易与胶凝材料结合，相互间的机械嵌挤能力弱，且混凝土处于塑性状态是容易离析。开发卵石资源作为骨料制备混凝土需要进行系统的研究。
2原材料及试验方法
2.1 原材料
（1）水泥：普通硅酸盐水泥（P•O42.5），初凝时间为125min，终凝时间为195min。
（2）粉煤灰：F类Ⅱ级，细度14。2%，烧失量1。2%。
（3）中砂：细砂与粗砂的质量比为3：7，细度模数2.7，含泥量2.2%。
（4）卵石：粒径为5～31。5mm，压碎值5.2%，吸水率2.3%，含泥量1.2%。
（5）碎石：粒径为5～31。5mm，压碎值5.4%，吸水率1.3%，含泥量0.7%。
（6）减水剂：聚羧酸高性能减水剂，减水率大于25%，引气量2.1%，推荐掺量2.5%。
（7）引气剂：市售引气剂。
2.2 混凝土配比和制备
为排除工作性对混凝土性能的影响，通过减水剂的用量控制混凝土拌合物塌落度为220mm。混凝土强度试件为100×100×100mm，混凝土抗冻试件尺寸为400×100×100mm。
2.3 力学性能及抗冻性能试验
混凝土力学性能实验参照GB/T 50081 —2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，强度值以28d强度为准。
快冻试验参照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，以5%的质量损失率和60%动弹性模量损失率作为控制指标。
3 结果与讨论
3.1 引气量对混凝土抗压强度的影响
不同配比下，引气量对碎石混凝土抗压强度的影响。同一基准配比的混凝土抗压强度随着引气量升高呈降低趋势。基准配比强度越高的混凝土，其抗压强度受引气量变化的影响越明显。这是由于引气量越大，气泡的大小越难以控制，混凝土内的气泡越难以分布均匀，使硬化后的混凝土结构产生更多的缺陷，降低了混凝土的强度[10]。设计强度低的混凝土本身具有孔隙或微裂纹，引气量的影响作用不明显。碎石的表面粗糙，与胶凝材料的结合性更好，骨料之间有良好的机械嵌挤作用[11，12]。
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卵石混凝土的强度变化趋势和碎石混凝土整体相同。卵石混凝土的抗压强度普遍低于碎石混凝土的抗压强度。由图1和图2对比可知，混凝土基准配合比的抗压强度约高，骨料对混凝土抗压强度的影响越明显。这是由于卵石的表面光滑，与水泥胶联状态没有碎石好，混凝土在载荷作用下容易沿卵石骨料表面开裂。而且卵石与卵石、卵石与砂砾之间摩擦作用弱，混凝土在在载荷作用下更加容易发生形变。
3.2 引气量对混凝土抗冻性能的影响
引气量对碎石混凝土抗冻性能的影响。碎石混凝土抵抗冻融循环的次数随引气量增加而增加。混凝土引气量在7%-9%范围时，冻融循环次数达到极值。碎石混凝土的抗冻性能曲线比较平滑，稳定性较好。混凝土基准配比强度越高，其冻融循环次数越高
引气量对卵石石混凝土抗冻性能的影响。同一基准卵石混凝土的抗冻性能随引气量增加而提高。与碎石混凝土不同，卵石混凝土的抗冻性随引气量变化规律表现出不稳定，离散性较大。其抗冻性随基准配比混凝土抗压强度的增加而提高。引气量为7~9%时，卵石混凝土的冻融循环次数低于碎石混凝土。这是由于混凝土粗骨料表面存在过渡区，过渡区有水富集，其环境更有利于钙矾石晶体和氢氧化钙晶体的生长，水化硅酸钙凝胶含量较少。晶体的交联强度低于水化硅酸钙凝胶，因此过渡区是混凝土结构的薄弱处。卵石骨料表面光滑，其过渡区性能比碎石混凝土更差，在冻融循环作用下更容易产生破坏。
4 结论
（1）混凝土抗压强度随引气量升高而降低，两者基本呈线性关系。混凝土设计强度越高，强度随引气量降低幅度越大；强度低的混凝土这个现象不明显。
（2）混凝土的抗冻等级整体总体上随引气量增大而增加。混凝土引入的气孔可以有效释放冻融破坏产生的应力，使裂纹停止扩展。混凝土的强度越高抗冻性能越好。引气量在7%-9%的范围内，冻融循环次数达到极值。
（3）卵石引气混凝土的抗冻性能普遍低于碎石混凝土。混凝抗压强度越高，骨料对抗压强度的影响越明显。同等条件下卵石混凝土的冻融循环次数低于碎石。卵石引气混凝土的抗冻性能相对碎石混凝土稳定性较差。
参考文献：
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论文作者:高峰,丁向群,尹思安
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/5
标签：混凝土论文; 气量论文; 卵石论文; 碎石论文; 抗压强度论文; 性能论文; 骨料论文; 《基层建设》2019年第4期论文;