早龄期冻融损伤混凝土耐久性能试验研究

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混凝土的耐久性研究,通常是针对标准养护28天的混凝土试件,但在冬季施工或寒冷环境下,混凝土往往会在早龄期阶段遭受不可逆的冻害损伤,对其随后性能的发展及使用寿命产生潜在的威胁。以往相关研究多集中于抗冻临界强度以及后期力学性能,对后期耐久性能的研究较少。深入研究不同影响因素下早龄期冻融损伤混凝土的后期力学和耐久性能,对有效预防混凝土的早期冻害具有重要的工程应用价值。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)采用非接触电阻率测试仪得到了混凝土前3天龄期的电阻率变化,以此来表征混凝土的早龄期水化进程,并进行了Krstulovic-Dabic水化模型参数的拟合,得到了三阶段水化动力学过程。结果表明,根据电阻率变化率曲线可将混凝土早龄期水化划分为:离子溶解期、诱导期、加速期、过渡期和减速期5个阶段;掺入粉煤灰会推迟水化进程,而少量硅灰对混凝土水化影响较小;可利用早龄期电阻率数据对Krstulovic-Dabic水化模型参数进行拟合,且拟合效果良好;混凝土早龄期电阻率与抗压强度间的线性相关性较高。(2)针对早龄期冻融损伤混凝土,评估了预养护龄期、早龄期冻融损伤环境、损伤次数、恢复养护方式以及矿物掺合料对其后期抗压强度、抗氯渗透性和抗冻性的影响,并基于未受冻混凝土的试验结果,对其后期各项性能指标的恢复率进行了对比分析。结果表明,随预养护龄期的增加,早龄期冻融损伤混凝土后期性能逐步改善,且在18 h~24h之间变化幅度较大,24 h之后变化幅度逐渐变小;早龄期冻融损伤次数的增加和盐冻融环境均不利于后期性能的恢复;三种恢复养护方式中,水养护的恢复效果最好,相较于标准养护,自然养护对后期抗压强度和抗氯渗透性的恢复效果较好,但对抗冻性的恢复较差;掺入粉煤灰使混凝土后期各项性能均有明显的下降,掺入硅灰对后期抗冻性不利。总体上看,早龄期冻融损伤混凝土后期抗压强度恢复率较抗氯渗透性和抗冻性恢复率高。(3)基于前述的试验结果,建立了早龄期冻融损伤混凝土后期性能指标之间的相关性以及与早龄期性能指标的关系,并提出了一种最小预养护时间的确定方法。结果表明,早龄期冻融损伤混凝土后期抗压强度与氯离子电通量之间的相关较高,可以根据后期抗压强度来评估其抗氯渗透性;部分试件当其抗压强度和抗氯渗透性符合要求时,其抗冻性仍较差。相较于早龄期冻融损伤前的抗压强度,损伤后的抗压强度与混凝土后期各项指标的线性相关性更高;电阻率作为一种无损测试方法,测得的早龄期电阻率对预养护龄期24 h以后的早龄期冻融损伤混凝土后期各性能指标的预测性很好;基于95%恢复率原则预测的最小预养护时间均由混凝土后期耐久性指标决定,对于早龄期冻融损伤混凝土,保证后期耐久性能的恢复更为重要。
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