除冰盐状态下水泥混凝土路面退化性能研究.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.4(上)-110-工 程 技 术随着北方寒冷地区水泥混凝土道路的建设量增加,以冻融损伤为主要问题的混凝土结构破坏现象也逐年增加,导致水泥混凝土路面结构服役寿命缩短,失去作用,造成了大量社会经济问题。除冰盐环境下水泥混凝土路面抗盐冻性能损伤劣化过程,已经成为道路工程界关注的热点,冻融环境下的混凝土路面结构安全问题亟待解决1。水泥混凝土路面抗冻耐久性是混凝土材料方面的重要问题,经受冻融损伤破坏后,混凝土结构出现剥蚀及开裂现象。水泥混凝土路面材料抗冻耐久性问题主要集中在分析混凝土质量损失及动弹性模量损失方面2-3,分析冻融过程中的混凝土力学变化规律,提出相应的冻融损伤
2、本构关系。为研究复合活性矿物对水泥混凝土路面的抗盐冻性能,本文结合宏观试验及微细观分析,探讨了复掺矿渣微粉、粉煤灰等活性矿物对水泥混凝土抗冻性能的影响规律,分析了冻融循环过程中混凝土物理力学变化规律。采用场发射扫描电镜和 X 射线分析了复合矿物在混凝土中的作用机理,为降低混凝土氯盐介质的冻融破坏,延长混凝土服役寿命提供科学依据。1 试验原理混凝土基体的孔隙中存有大量自由水,随着环境温度的降低,自由水发生结冰膨胀,进而引起混凝土孔隙周围的拉应力不足,是造成混凝土冻融破坏的主要因素,目前,国内外学者相继利用粉煤灰、矿渣微粉、碱矿渣等活性矿物改善混凝土结构耐冰冻侵蚀性能4-6。复掺矿渣微粉、粉煤灰等
3、活性矿物,能够有效促进水化产物生成,填充混凝土内部有害孔隙,优化孔结构,能延长混凝土的服役寿命及提高抗冻特性。本文结合宏观试验及微细观分析,根据混凝土配合比和不同复合矿物材料掺量制作 12 个 100mm100mm400mm(宽 高 长)的水泥混凝土试件,试验按照普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法(GBJ 8285),利用 TDR-16 型快速冻融试验机模拟海水环境下冻融循环试验,采用DT-12 型动弹模量测定仪测量冻融试验过程中的混凝土动弹模量。总结混凝土经受不同冻融循环后,试件表面剥蚀现象、在冻融循环过程中复合矿物混凝土试件质量变化规律、矿渣微粉水泥混凝土强度变化过程与冻融循环次数的关系
4、。探讨了复掺矿渣微粉、粉煤灰等活性矿物对水泥混凝土抗冻性能的影响规律。2 试验方法2.1 原材料试验采用普通硅酸盐水泥,型号为42.5。矿渣粉选用粒径等级较高的粉末,型号为 S95 级,矿渣粉细度为 500m2/kg,表观密度为 2.89g/cm,火山灰活性指标为 81(7d)、104(28d),粉煤灰为级粉煤灰。砂子为大河中砂,石子为 13mm 的碎石。测试用混凝土各材料的配比详见表 1,水泥、矿渣微粉、粉煤灰的化学组成见表 2,图 1 给为矿渣微粉 XRD 分析图谱。表 1 复合矿物混凝土配合比水泥/kg矿渣微粉/kg粉煤灰/kg水/kg砂/kg石子/kg34500160615125515
5、515501606151255130155351606151255100155701606151255表 2 矿物材料化学成分含量(单位:%)化学成分CaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOSO3其他水泥58.3022.826.183.551.562.394.87矿渣微粉24.9833.5714.6215.138.561.850.88粉煤灰4.6556.3231.856.191.021.521.322.2 试件制备根据混凝土配合比和复合矿物材料掺量的不同,共制作12 个 100mm100mm400mm(宽 高 长)水泥混凝土试件,分为 4 组,每组 3 块。试件在标准养护室中养护 24h,取出
6、后拆模,将试件置于模拟海水溶液中继续饱水养护 28d,进行冻融测试,具体试件分组见表 3。表 3 水泥混凝土试件冻融试验分组试件编号矿渣微粉掺量(质量)/%粉煤灰掺量(质量)/%水胶比养护龄期/dS0000.528S55000.528S5F150100.528S5F250200.5282.3 试验方法及过程试验按照普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法(GBJ 8285),利用 TDR-16 型快速冻融试验机进行模拟海水环境下冻融循环试验,采用 DT-12 型动弹模量测定仪测量冻融试验过程中混凝土的动弹模量。为探讨复合矿物对混凝土抗冻性能作用机理,利用 SEM和 XRD 分析混凝土试件微观结构和
7、晶体的演变规律。除冰盐状态下水泥混凝土路面退化性能研究李挺(博山公路事业服务中心,山东 淄博 255200)摘 要:为研究北方冰冻地区水泥混凝土道路在除冰盐作用下的路面劣化性能,本文通过快速冻融循环试验,利用微观分析手段,对复合粉煤灰-矿渣微粉活性矿物改性水泥混凝土路面材料抗冻性能进行了相关研究。试验结果表明:普通水泥混凝土抗冻性能较差,单掺50%矿渣微粉可有效优化水泥混凝土抗盐冻性能,复掺矿渣微粉-粉煤灰水泥混凝土抗盐冻特性可显著提高,质量损失率为1.8%,相对动弹模量为73.44%。复掺适量活性矿物能够促进混凝土中二次水化反过程,改善混凝土基体微细观结构,提高混凝土基体密实性和混凝土抗盐冻
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