国内外混凝土的抗冻性试验的与

国内外混凝土的抗冻性试验的分析与探讨介绍了了国内外典型型的混凝土的的杭冻性试验验方法、评定定指标及控制制要求，并对对其进行了分分析比较。混凝土抗冻性是是指混凝土在在饱水状态下下，能经受多多次冻融循环环而不破坏其其外观完整性性，也不严重重降低其强度度的性能指标标。可分为单单纯冻融循环环作用和盐冻冻作用两类。单单纯冻融循环环作用会使混混凝土内部受受损伤而产生生开裂，受此此作用的混凝凝土结构常处处于邻水地区区，如桥墩、承承台、隧道、涵涵洞等;而盐冻作用用主要存在于于寒冷地区的的盐渍土地带带及喷洒化冰冰盐的路段，受受影响的混凝凝土结构物如如桥面板、路路面板、人行行道、路缘石石等。1986年，北美、欧欧洲、亚洲等等地的16个国家组成成一个技术专专家组，对约约8000000座道路桥梁梁进行了细致致和全面的现现场调查、分分析和汉蛤式式。结果指出出:在寒冷地区区，特别是除除冰盐或含盐盐环境引起的的盐冻剥蚀破破坏和钢筋锈锈蚀破坏是道道桥破坏或失失效的最主要要原因。在我我国广大北方方地区，由于于年平均气温温较低、日温温差大，且某某些地区地下下水中盐浓度度较高，整体体气候、环境境相对恶劣，混混凝土的抗冻冻性不足是造造成耐久性破破坏的主要原原因之一。迄迄今为止，国国内外很多专专业人士通过过抗冻性试验验对混凝土抗抗冻性能做了了大量研究，但但试验方法不不一。各国规规范对混凝土土抗冻性规定定的侧重点也也不尽相同。1国内外混凝凝土抗冻性的的试验方法及及控制要求1.1冻融破破坏的杭冻性性试验方法美国标准规定定的冻融试验验方法美国ASSTMC666一97混凝土快速速冻融试验方方法推荐了两两种在实验室室内快速测定定混凝土抗冻冻性能的方法法:快速冰冻水水融法和快速速气冻水融法法。两种方法法规定冻融循循环温度为-17.8℃-4.4℃。除另有规规定的限制外外，每个试件件应连续进行行30次循环，或或进行到试件件的相对动弹弹性模量降到到初始值的60%时为止。对对任意长度变变化试验，当当膨胀量超过过0.1%时，试验结结束并计算出出耐久性系数数。这种方法法是利用混凝凝土动弹模量量对其内部结结构破坏比较较敏感这一原原则制定的。英国标准规定定的冻融试验验方法英国BS55075:PPAR长:1982规定了混凝凝土的冻融试试验方法为:所用试件尺尺寸为75mm××75mm××(225--305)mmm，要求24h内试件在-15℃土3℃温度下冻16~177h，在20℃土2℃的水中养护72h士2h。经50次冻融循环环后计算出相相对长度变化化率。国内标准规定定的冻融试验验方法目前，我国国抗冻性的试试验方法主要要依据《普通通混凝土长期期性能和耐久久性能试验方方法》(GBJ882-85))的规定分为为慢冻法和快快冻法。慢冻法是将将立方体试件件(试件尺寸据据混凝土中集集料的最大粒粒径选定)在28d(如无特殊要要求)龄期时进行行冻融循环试试验。试验前前将试件放在在巧℃-20℃水中浸泡4d，再在-15℃-20℃条件下冰冻4h，然后在巧℃-20℃水中融化4h，此为一个个冻融循环。以以抗压强度下下降不超过25%，重量损失失不超过5%时，混凝土土所能承受的的最大冻融循循环次数来表表示抗冻标号号。慢冻法存存在试验周期期长，试验误误差大，试验验工作量大等等较多不足之之处。现在水水工、港工、道道路、铁道等等部门，积极极推广快冻法法。快冻法是是按标准规定定方法搅拌、振振捣后成型尺尺寸为100mmm×100mmrn×4400nm的标准试件件后，养护至至规定龄期前前4d，放人水中中浸泡4d后用自动冻冻融循环试验验机在2-4h完成一次冻冻融循环。以以重量损失不不超过5%或相对动弹弹性模量下降降达40%时的冻融循循环次数来表表示抗冻标号号。1.2盐冻破破坏检测检验验方法及评定定指标目前，国内内还没有制定定混凝土盐冻冻破坏的检测测检验标准方方法。国外具具有代表性的的盐冻试验方方法有3种。(1)AASTMC6672。用于评定定混凝土暴露露在除冰盐环环境中的抗盐盐剥蚀性能。该该方法最少试试件数为两块块，每块的表表面积和厚度度分别不小于于460cmm2和7.5cm。试件在23土1.7℃和RH=100%的环境中养养护14d后，在同样样温度和RH=455%-5%的条件下再再养护14d。然后，试试件按图1进行试验前前处理。试件件最少要进行行50次冻融循环环，每次循环环历时ld。每次在-17℃士1.7℃下冻16-188h，在23℃土1.7℃和RH为45%-445%的条件下融融化历时6-8h。每5次循环后盐盐溶液要全部部更换。5、10、15、25和50次循环后要要对表面剥蚀蚀破坏程度进进行目测评估估，评定等级级共分5级，见表1。(2)SSS1372444(也称BORAS法)为瑞典标准准试验方法。是是在ASTMCC672基础上改进进而成的。实实验室成型的的试件脱模后后，先在20℃土2℃水中养护5-7d，然后在相相同温度和RH为50%士10%的环境中放放置20d士2d时，从试件件上切出一块块厚度约50mmm土5mm的试块。切切出的试块还还要在20℃士2℃和RH为50%土10%的环境境中再养护7天。对实验验室试件，测测试面积最少少为900cmm2，而钻芯取取样的最少测测试面积为400cmm2。冻融试验验前的试件处处理见图2。冻融循环环制度为ld一次循环，冻冻融温度为-20℃-20℃，0℃以上时间7-9h，-10℃以下时间7-12h。全部冻融融试验历时56d，即56次循环。每7次循环后测测定剥落量。破破坏评定指标标见表2。用剥落量作作为评定指标标，计算公式式为:MN=WWN/S式中:MN为N次冻融循环环后试件的剥剥落量，kg/m22;WN为N次冻融循环环后的累计剥剥落物重量(105℃烘干)，kg;S为测试试件件的表面积，m2。(3)RIILEMTCC117-FFDC。1995年国际材料料学会颁布的的RILEMMTC1177-FDC包括三种方方法，CDF法、平板法(类似于551377244)和立方体法(2(X))2年颁布的RILEMMTC1766-IDC22002中删除此法)。目前，CDF法在西欧(德、法)应用比较普普遍，平板法法在北欧(瑞典、挪威威、丹麦、芬芬兰)应用比较普普遍。采用CDDF(CF))法试验时，试试件成型ld后脱模，放放人20℃士2℃水中养护6d，接着在相相同温度和RH为65%的环境中放放置2ld，然后按图3把试件单面面放人3%NaCCI溶液中，并并在20℃士2℃下继续放置7d后开始冻融融试验。冻融融制度为12h一次冻融循循环。0℃以上时间为6h，其中20℃恒温lh;0℃以下为6h，其中-20℃恒温3h。试件最少少测试面积为为800cmm2。经过28(或56)次冻融循环环后，通过测测量试件超声声传播时间和和表面剥蚀量量的变化来评评价混凝土的的抗冻性。当当28次循环的剥剥落量小于1.5kgg/m2时，可判定定该混凝土抗抗盐冻性合格格，否则为不不合格。1.3混凝土土杭冻性的控控制要求由于气候、地理位置置和理论基础础等方面的原原因，各国规规范对混凝土土抗冻性规定定的侧重点不不尽相同。(1)美国国的抗冻性试试验方法主要要有两种:ASTMMC66-997检测为混凝凝土抵抗快速速冻融能力的的标准方法;ASTMMC672--2003为混凝土表表面暴露于除除冰盐时抗盐盐冻性的试验验方法。美国国混凝土协会会(ACI)制定的关于于混凝土抗冻冻性控制要求求的规范中，混混凝土所处的的环境被分成成了严酷环境境和一般环境境两种。一般般认为桥面板板、路沿石、车车库和蓄水池池等结构物是是处于严酷环环境中的结构构物;部分不与土土壤直接接触触的梁、柱和和板是处于一一般环境中的的结构物。在在混凝土遭受受冻融或盐冻冻破坏时，ACI规定应根据据混凝土结构构物所处环境境对混凝土进进行引气，同同时对混凝土土的最大水胶胶比和最低强强度进行控制制。(2)加拿拿大的抗冻性性试验方法是是CSA－A2312－94中规定的快快速冻融法。该该方法与ASTMCC666完全相同。虽虽然加拿大国国家规范中只只有一种混凝凝土抗冻性试试验方法，但但在评价及测测试混凝土抗抗冻性时，除除快冻法外，盐盐冻法也被使使用。CSAA22311-994规定，在不不包含氯离子子的情况下，混混凝土所处的的环境被分成成三种:FI为露在冻融融条件下的饱饱水混凝土，如如水池底板、天天井、网球场场和浸泡在淡淡水中的设施施等;FZ为暴露在冻冻融条件下的的不饱水混凝凝土，如建筑筑物的外墙和和外柱等;N为暴露在没没有冻融也没没有氯离子环环境下的混凝凝土，如建筑筑物的内墙和和内柱等。并并规定了在不不同环境下混混凝土28d的最小强度度和最小水胶胶比。(3)瑞典建建筑部出版的的混凝土建筑筑手册(Boveerket’ShanddbookoonconccretecconstrrUctioon，以下简称BBK944)中，将有抗抗冻性要求的的混凝土环境境分成了以下下4类:B1为可忽略的的环境;B2为轻微的严严酷环境—中等湿度的的没有氯离子子存在的冻融融环境，包括括处于室外与与地平线夹角角超过30的建筑物表表面，如建筑筑物的立面;B3为中等严酷酷环境—处在潮湿或或者非常潮湿湿的环境中没没有或者只有有少量的氯离离子存在并经经受冻融循环环作用的环境境。包括处于于室外与地平平线夹角不超超过30的建筑物表表面，如阳台台、泡在清水水中的大坝和和码头等;B4为非常严酷酷的环境—结构物处在在潮湿或者非非常潮湿的环环境中，有中中等或大量氯氯离子存在，并并伴随冻融循循环的环境。如如处于海水浸浸泡和位于浪浪溅区的混凝凝土结构物。当环境条件件为B3或B4时，BBK94通常要求掺掺加引气剂。针针对不同环境境，并根据骨骨料粒径不同同，对混凝土土的最小含气气量和最大水水胶比作了相相应规定。(4)欧欧洲标准委员员会出版的EN206一l:20000中，将有抗抗冻要求的混混凝土环境分分成了4类，分别为:XF1—中等程度饱饱水，无除冰冰盐存在的环环境;XF2—中等程度饱饱水，有除冰冰盐存在的环环境;XF3—高程度饱水水，无除冰盐盐存在的环境境;XF4—高程度饱水水，有除冰盐盐存在的环境境。在标准中中，针对不同同环境对混凝凝土最大水胶胶比，最小强强度等级，最最小水泥含量量，最小含气气量都进行了了规定。(5)我国国规范中也有有针对混凝土土抗冻性的规规定，但规范范中并未区分分环境等级，且且在考虑钢筋筋锈蚀和腐蚀蚀的时候也是是如此。近年年来国内已有有专家学者认认识到这些问问题，水工行行业在SL2111-98《水工建筑筑抗冰冻设计计规范》中已已有相关规定定:各类水工结结构和构件的的混凝土等级级应根据气候候分区、冻融融循环次数、表表面局部小气气候条件、水水份饱和程度度、构件重要要性和检修条条件按规范选选取。在不利利因素较多时时，可选用提提高一级的抗抗冻等级。2004年陈肇元院院士在其编辑辑出版的《混混凝土结构耐耐久性设计与与施工指南》中中对混凝土结结构物所处环环境进行了分分类，并依据据所处环境不不同，对有杭杭冻要求的混混凝土的含气气量、最低强强度等级、最最大水胶比、最最小胶材用量量和抗冻耐久久性指数DF值进行了规规定。2试验方法分分析和讨论从上述国内内外有代表性性的抗冻性试试验方法、评评定指标及控控制标准可以以看出:(1)检测测混凝土抗冻冻性时，国外外主要的试验验方法有快冻冻法和盐冻法法两种。快冻冻法以美国的的AsTMCC66为代表;盐冻法以瑞瑞典的55137724和欧洲材料料试验协会的的RILEMMTC1766－IDC20002为代表。混混凝土经受除除冰盐冻融的的时候，欧洲洲主要采用盐盐冻法来评价价混凝土的抗抗冻性。我国国北方地区使使用除冰盐的的道路及周边边附属建筑物物、海港及海海边建筑、处处于盐渍土地地区的混凝土土结构物，在在冬季都不同同程度的遭受受盐冻破坏。用GBJ82-85中的混凝土抗冻性试验方法，无法准确地评估混凝土在这种环境条件下的抗冻性。(2)在在这些试验方方法中，评价价混凝土抗冻冻性的指标不不尽相同。我我国的慢冻法法采用质量损损失和抗压强强度损失来衡衡量混凝土的的抗冻性;而快冻法和ASTMCC66的快速冻融融的试验方法法采用的是质质量损失和动动弹性模量;ASTMMC672根据5n次盐冻循环环后试件的单单位表面剥蚀蚀情况及根据据这个指标把把剥蚀破坏程程度分为6级来衡量混混凝土的抗冻冻性;在平板法中中用单位面积积的剥蚀量来来衡量混凝土土的抗冻性;而CDF通过动弹性性模量的相对对变化和试件件单位面积的的质量损失率率来评价混凝凝土的抗冻性性。虽然在冻冻融破坏的过过程中，随冻冻融循环次数数的增加，强强度损失和质质量损失也随随之增加，但但强度和质量量损失是反映映试件宏观性性能的参数，相相对较粗糙。采采用动弹性模模量和试件单单位面积的剥剥蚀量从宏观观及微观来衡衡量混凝土的的抗冻性要比比用质量损失失、强度损失失以及ASTMCC672方法的表观观分级更能直直接、全面、准准确地反映混混凝土受冻害害的程度及混混凝土抗冻性性。但在盐冻冻试验中，盐盐冻更多的是是造成试件表表面的剥蚀，造造成试件表面面骨料裸露和和凸凹不平，使使动弹性模量量的测试增加加了更多不可可控制的因素素。(3)对对于混凝土结结构物抗冻性性的控制要求求，国外比较较普遍的做法法是先将环境境分类，然后后针对不同的的环境制定不不同的规定。但但我国规范中中并未区分环环境等级。(4)不不管是冻融循循环试验还是是盐冻试验，各各检测方法均均是试件在无无外荷载，无无综合环境作作用下进行的的。而实际上上混凝土结构构物在使用过过程中除了承承受外荷载作作用外，还受受到各种环境境因素的作用用，如风吹、日日晒、雨淋等等天气因素;水流和泥沙沙的冲刷作用用;环境水或空空气中所含有有害成分的化化学侵蚀作用用;温湿度变化化及冻融作用用等，即工程程实际中的混混凝土结构物物是受到各方方面因素综合合作用。各因因素相互影响响、相互叠加加从而使混凝凝土结构物逐逐渐破坏。而而实验室检测测的是混凝土土材料各单项项性能，且是是在不承