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1、?!年#月第#期总第%?期水运工程&()+,)(.,/012 31(3124 56?!46#7(3,846%?新拌混凝土气泡参数分析法评估混凝土抗冻性李俊毅,李晓 明,许彩虹 天幸港湾工程研究所,天津?!摘要9通过对国内外资料分析,指出了新拌混凝土 气泡参数分析法评估混凝土抗 冻性技术是快速无损预控混凝土抗冻性的发展方 向,对抗冻混凝土施工具有前瞻性的指导意义。关键词9新拌混凝土:气泡参数:抗冻性中图分类号9;?!#一?!一?05,】,)31 1()3),1 1()/1,3/)3,8)3(=8&()此(1()8。一/3,8 3,一312,一!,男,成绩优异高级工程师,工学硕士,从事水运工程建筑
2、材料研究及科研管理工作。水运工程?年成为一种可预控的“先验”技术,使混凝土抗冻性评估具有先进性和及时性。为此,本文对新拌混凝土气泡参数评估混凝土抗冻性技术进行评述,以期推动混凝土耐久性检测手段的发展,进而保证工程结构的耐久性。#混凝土抗冻性标准混凝土抗冻性标准基本上 可分为两种模式,?统一制模式?等级制模式。统一制模式是视混凝土抗冻性为混凝土整体耐久性 的标志,那么混凝土抗冻性的技术要求条件就统一为一个标准,例如美国!#%&标准就统一规定若混凝土冻融(次时的技术指标符合要求,即认为混凝土抗冻性满足要求。等级制模式则是根据建筑物类别、等级和环境条件等,由设计确定建筑物混凝土抗冻性的等级孔这)种模
3、式各有特点,统一制模式对抗冻性要求普遍高,操作及管理方便,而等级制模式更符合建筑物所处环境的实际情况,科学性更强。由于我 国海 岸线漫长,南北气温差别很大,采用 (统 一制模式,不甚合理,尤其对北方严重受冻地区的港口工程,需要较高耐久性要求的混凝土结构,例如葫芦 岛地区一般要求抗 冻等级为+,以上,(就不能保证结构的使用年限。因此,针对我国具体情况,以等级制模式来确定混凝土的抗冻性是较为科学和现实的。混凝土抗冻性的施工控制大量实践证实,引气混凝土含气量的准确控制是保证抗冻混凝土质量的关键。含气量不足或过大,均达 不到保证抗冻混凝土 的抗冻性要求,甚至造成工程事故。影 响抗冻混凝土含气量的因素很
4、多,一般可归纳 为+个主要 方面混凝土材料因素、配合比设计因素、拌制因素、施工因素及环境因素.见表/0/气因此,现行行业标准水运工 程混凝土施工规范.1#1)&20对控制抗冻混凝土施工质量给出了具体要求/+3。采用现行行业标准 水运工程混凝土试验规程.1#1)4(0中“混凝土拌合 物含气量测 定.气压法 0”方法进行混凝土含气量测定。此方法类似于美国!5#6)7“压力法测定新拌混凝土含气量的标准试验方法”。但施工时1#1)&2中仅对混凝土 含气量进行控制,而未进一步控制气泡参数,而气泡参数又与引气剂品种、水灰比及水泥用量等密切关联,因而可能出现混凝土含气量符合要求,而硬化混凝土抗冻性可能不满足
5、要求的现象。为此,应对引人的气泡参数进行更深人的检测研究,以提高引气 的有效性及混凝土抗冻性的保证率,进而保证工程质量,提高工程结构的耐久性。)混凝土抗冻性的测定方法混凝土抗冻性的测定方法一般可分两类,即快速法和慢速法,每类方法又分为气冻水融和水冻水融两种方法。由于慢速法费时费力,所以国内外大都采用快速法,慢速法逐步被淘汰。因此混凝土抗冻 性的测定方法是以快速法为基准的。现行 行 业标准水运工 程 混凝土试 验规程.1#1)4(0中“混凝土抗冻性试验”采用水冻水融的快速法,并以相对动弹模量尸04+8及重量损失率,?妾+8两项技术指标来判定混凝土抗冻等级是否满足 设计一要求,圳。9混凝土抗冻性预
6、控技术的发展混凝土含气量不是决定混凝土抗冻性好坏的唯一参数,所引人气泡的性质也同样重要。混凝土含气量相同,其抗冻性也还会有差别,因为同一含气量,由于气泡 的大小不一样,气泡的个数相差很大,在相同含气量下,气泡直径越小,个数越多,气泡间距系数越小,抗冻性越好同。因此,气泡间距系数对评估混凝土抗冻性优劣及保证混凝土耐久性质量有着重要的实际意义。硬化混凝土的气泡间距系数与耐久性系数之间关系见图77 4 3。一般认为硬化抗冻混凝土的气泡间距系数应不超过(:)(;耐气采用现行行业标准水运工程混凝土试验规程.1#1)4(0中“硬化混凝土气泡参数测定”方法进行硬化混凝土气泡参数测定。此方法类似于美国第#期李
7、俊毅,等9裔拌混凝土气泡参数分析法评估混凝土杭冻性表#影响混凝土含气最的因素影响含气量的结果高效减从剂含气量随水泥碱含量增大而增高普通硅酸盐水泥比矿渣硅酸盐水泥的含气量高水泥细度越细含气量越低有机杂质可能使含气量增大或降低含气量随最大粒径增大而降低含气量随水硬度增加而降低木质素类使含气量增大,8使含气量增大蔡系使含气量增高粉煤灰烧失量大或含碳量高使含气量降低,细度也有影响碳黑可吸附引气剂使含气量降低含气量随水泥用量增加而降低含气量随用水量增加而增高,高流态拌合物可能使含气量稍有降低含气量随砂率的提高而增大一起拌和使含气量降低,后加引气剂使含气量增加接近额定容量时使含气量增高最佳拌合时间之后使含
8、气量降低高速拌和使含气量降低准确、可靠的计量系统保证含气量一致泵送或皮带输送机上,一般降低含气量#一?长距离运输使含气量降低,尤其夏季重塑使含气量增大长时 间或高频振捣使含气量降低过度抹面使混凝土表层含气量降低环境温度升高使含气量降低 入入入入入入入入入、#?气泡间距系数邝图#硬化混凝土的气泡间距系数与耐久性系数之间关系7;?“硬化混凝土气泡参数显微镜测定的标准试验方法”。为了较快和经济地测量气泡特征,对新拌混凝土气泡特征进行测定,建立新拌混凝土气泡特征与硬化混凝土气泡特征之间的关系,用新拌混凝土气泡参数预测和控制混凝土的抗冻性,使混凝土抗冻性评估具有及时性,在施工中拒收抗冻性“先天不足”的混
9、凝土拌合物,避免维修乃至返工。最近,新拌混凝土含气量及气泡参数 的快速测定有了突破性发展,现介绍如下98!光纤测气仪法8 光纤测气仪法是为快速、无损检测新拌混凝土在搅拌、运输和浇筑期间的含气量而建立的适合现场应用的实时测定未硬化混凝土含气量的方法。光纤传感器不仅具有高敏感性及抗电磁干扰等优点,而且光纤传感器不需要电流,使用环境广泛。现将光纤传感器应用到新拌混凝土含气量测定方面,以斯涅耳光学折射定律 71 8 8,.!为基础建立新拌混凝土气泡检测原理示意图 见图?!。新拌混凝土中气泡将光反射到纤维。藕合器再将反射信号传到光电探测器。反射光强度信号转变成电流,经放大器输出电压,再经 江!转换器转换
10、成数字信号。然后将数据录人计算机6进行数据处%,水运工程?年理,得到含气量测定值。把光纤测气仪插人新拌混凝土中保持#?,就可自动测定含气量。图?新拌混凝土气泡检测原理示意图因此 就气泡间距系数而言,5技术 新拌混凝土气泡分析!得出的结果和7;?方法 硬化混凝土气泡分析!得 出的结果完全一致,因此 技术可以预控和评估混凝土的抗冻性。提供了一个测量气泡参数的新方法,其优点是对新拌混凝土进 行试验能较快得到结果,另外进行 5 试验比;?试验容易。?!气孔分析仪法 8 混凝土气孔分析仪 一39531,8/_ (!是一个用于测量新拌混凝土气泡间距系数的装置。5气孔分析仪仅需?3 1就可检测新拌混凝土中的
11、气孔结构。可在试配,输送到现场的过程中,或浇注后立 即进行检测。因此,可以快速监控气孔的特征,保证混凝土质量,一旦气泡间距系数不满足要求,可立即采取补救措施。根据斯托克斯定律 7)8,.!,只要液体有一定的粘度,气泡 的数量和尺寸就可以保持,在液体中较大的气泡将比较小的气泡上升快。记录一段时间内气泡到达液体表面的情况,就可计算气孔 的大小分布。再根据;66&.(7的气泡间距系数理论就可推断出气泡间距系数。取?不含大于 骨料的水泥浆试样。用 液体搅拌?,以释放气泡,气泡上升,连续记录?3 1。这项技术是专利技术,采用托克斯定律的粘度方程计算得到混凝土气泡间距系数。对不同含气量的混凝土同时用7;?
12、方法和方法分别测定硬化混凝土和新拌混凝土,对测得的气泡 间距系数进行对比分析,建立的气泡间距系数关系列于图。结语影响混凝土含气量的因素较多,因此,施工时及时控制新拌混凝土含气量及其气泡参数对保证混凝土抗 冻性尤为关键。新拌混凝土气泡参数与硬化混凝土气泡参数之间相关关系较好,而以新拌混凝土气泡参数分析 法评估混凝土抗 冻性技术是快速无损预控混凝土抗冻性发展方向,对抗冻混凝土施工具有前瞻性的指导意义。但新拌混凝土气泡参数测定仪器 的价格较 高,还有待适合我国国情地改进和推广应用。少少少少少了了了了了少少少少 才才才 7丫?间距系数 图 7;?与 5 混凝土间距系数关系参考文献9#;?%一,水运工程
13、混凝土施#规范 7 6?李金玉,等混凝土抗冻性的定 量化设计 厂第五届全国混凝土耐久性学术交流会论文集6?6仁;?。一%,水运工程混凝土试验规程 7 6陈家华6混凝土含气量规定及试验方法 6港日 工程,#?!6李俊毅6影响抗冻混凝土含气量因素浅析 6港 一(程决报,#%!6仁陈蔚凡6硬化 引气混凝土气泡参数对抗冻性的影响匹抖第三 届全国混凝土耐久性学术 交 流会论文集6#?6?66内维尔,著6李国伴,译6混凝土的性能6北京中国建筑工业出版社,#%6%李俊毅6硬化混凝土气泡 间距系数的临界值#6港口丁程,#?!6,),1,(36,31一&8,3(1)1)(31,)3 131(1()口6 1()1)8,)3 1,8,#6#?1,8 ,2(,605,8,)31)3(31,8/_ (口】1()1)(1,)3 1,8,#6日日象降缪宜阅5