技术创新

    自密实混凝土是指混凝土拌和物在具有高流动度的同时不离析、不泌水，无需振捣或在少振捣的情况下，完全依靠自身重力充满模板的每个角落，达到充分密实和获得最佳性能的混凝土［1］。近年来，国内学者对自密实混凝土的力学性能、收缩性能等进行了大量研究［2 － 3］，而对自密实混凝土的抗冻性能研究较少，而冻融作用会使混凝土内部产生温度应力，使混凝土内部裂纹增多，混凝土结构因此改变，进而影响混凝土的使用性能和服役寿命［4 － 5］，因此，研究自密实混凝土的抗冻性能至关重要。基于此，本文通过试验研究了冷冻温度对自密实混凝土不同龄期的立方体抗压强度和抗折强度的影响，为自密实混凝土的进一步推广利用提供理论参考。
    1· 试验
    1. 1 原材料
    水泥选用P. O42. 5 水泥，主要材料组成见表1; 细集料采用普通河砂，细度模数为2. 4; 粗集料为5 ～ 25mm 连续级配碎石; 粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰; 减水剂选用聚羧酸系高效减水剂，减水率为25%。自密实混凝土设计强度为C40，混凝土配合比及工作性见表2。
           
           
    1. 2 试验方法
    室内成型标准尺寸的自密实混凝土立方体抗压试件和抗折试件，1d 后脱模，在标准养护室养护至规定龄期( 3 d、7 d、14 d 和28 d) 后取出，迅速放入冻融试验箱中按照规定温度( － 30℃、－ 20℃、－ 10℃、0℃和10℃) 进行冷冻，当达到规定温度后持续冷冻12 h，然后取出试件，按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》( GB /T 50081 － 2002) 迅速测定立方体抗压强度和抗折强度。
    2· 试验结果与分析
    2. 1 抗压强度
    为了研究低温对自密实混凝土抗压强度的影响，测定不同冷冻温度时自密实混凝土不同龄期的立方体抗压强度，试验结果见图1。
                 
    从图1 可以看出，各试验温度下，自密实混凝土早期的立方体抗压强度随龄期的增长较快，而后期强度随龄期的增长较慢，例如，当温度为20℃时，自密实混凝土3 d 和7 d 的抗压强度分别为33. 3 MPa 和42. 5MPa，分别为28d抗压强度的60. 7% 和77. 4% ，当温度为－ 30℃时，自密实混凝土3 d 和7 d 的抗压强度分别为28 d 抗压强度的70. 7%和83. 5%。
    随着温度的升高，自密实混凝土各龄期的抗压强度逐渐降低，即冷冻温度越低，自密实混凝土的抗压强度越大。例如，当温度为－ 30℃、0℃ 和20℃ 时，自密实混凝土28 d 的抗压强度分别为75. 1 MPa、59. 8 MPa和54. 9 MPa，相比于20℃，0 ℃和－ 30℃时混凝土28 d的抗压强度分别提高了8. 9%和36. 8%。这是因为随着温度的降低，混凝土内的部分水分结冰，填充于混凝土内部的孔隙之中使混凝土密实度增大，因此抗压强度提高; 随着温度的持续降低，混凝土内部孔隙中的水将会结冰，并填充在孔隙中，当外力作用时，冰体参与受力，进而提高了混凝土的抗压强度。
    为了进一步研究自密实混凝土不同龄期的立方体抗压强度与试验温度的关系，对各龄期的抗压强度和温度进行二次回归分析，具体见式⑴，回归结果如表3所示。
              
    从表3 可以看出，自密实混凝土不同龄期的立方体抗压强度与试验温度之间都呈很好的二次函数关系，但是变化趋势有所不同。通过计算，20℃时，混凝土3 d 和7 d 的抗压强度分别达到28 d 抗压强度的60. 7%和77. 4%，－ 20℃时，3d 和7 d 抗压强度分别为28 d 抗压强度的72. 0%和87. 8%，而－ 30℃时3 d和7 d 的抗压强度分别达到28 d 抗压强度的70. 7%和83. 5%。
    2. 3 抗折强度
    测定不同冷冻温度时自密实混凝土不同龄期的抗折强度，研究低温对自密实混凝土抗折强度的影响，试验结果见图2。
               
    从图2 可以看出，常温和低温环境时，自密实混凝土早期的抗折强度随龄期延长大幅增长，而后期的抗折强度随龄期的延长增长幅度较小。例如，当温度为20℃时，混凝土3 d 和7 d 的抗折强度分别为3. 9 MPa和4. 5 MPa，分别达到28 d 抗折强度的67. 2% 和77. 6%，－ 30℃时，3d 和7 d 的抗折强度分别达到28d 抗折强度的78. 0% 和85. 7%。各龄期的抗折强度都随着温度的降低逐渐增大，其中当温度为20℃ 和0℃时，自密实混凝土3 d 的抗折强度分别为3. 9 MPa和4. 3 MPa，分别为－ 30℃时3 d 抗折强度的54. 9%和60. 6%。
     为了更深入研究自密实混凝土不同龄期抗折强度与试验温度的关系，对各龄期抗折强度和温度进行二次回归分析，具体见式⑵，回归结果如表4 所示。
              
    从表4 可以看出，在设计龄期内，自密实混凝土的抗折强度与试验温度之间也存在很好的二次相关关系，与自密实混凝土立方体抗压强度的结果基本一致，原因不再赘述。
    3· 结语
    ① 不论常温还是低温环境下，自密实混凝土早期的立方体抗压强度和抗折强度发展较快，而后期发展较慢，－ 30℃时，自密实混凝土3 d 和7 d 的立方体抗压强度分别达到28 d 立方体抗压强度的70. 7% 和83. 5%，而3 d 和7 d 的抗折强度分别达到28 d 的54. 9%和60. 6%。
    ② 自密实混凝土不同龄期的抗压强度和抗折强度都随冷冻温度的降低而增大，当温度由20℃降低为0℃和－ 30℃ 时，28 d 的立方体抗压强度分别增加8. 9%和36. 8%，而3 d 抗折强度分别增大了10. 3%和82. 1%。
    ③ 自密实混凝土不同龄期的立方体抗压强度和抗折强度与冷冻温度之间都呈二次函数关系，抗压强度和抗折强度随温度的变化规律基本一致。