矯玉坤

（中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西西安 710043）

1 研究背景

由于混凝土實體結(jié)構(gòu)長期暴露在外或水中，尤其是冬季氣溫極低的惡劣環(huán)境中，實體結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)一些程度不同的破壞。這就要求工程施工人員除了要重視混凝土質(zhì)量問題，還要重視混凝土的其他一系列問題。

葡萄糖酸鈉又稱葡鈉，是生產(chǎn)混凝土用減水劑的一種化學(xué)品，大量研究證明葡萄糖酸鈉加入減水劑中后在改善混凝土的耐久性能和強(qiáng)度性能以及施工性能等方面效果非常明顯。東北地區(qū)冬季時間長，冬季氣溫特別低，所以高性能混凝土的抗凍性顯得尤為重要。本文以東北地區(qū)施工項目為背景，通過快凍快融試驗，來研究混凝土中的葡萄糖酸鈉含量對抗凍性的影響程度。

2 試驗依據(jù)設(shè)計

2.1 用材及參數(shù)實測數(shù)值（見表1~表4）

表3 大綏河砂廠砂試驗檢測結(jié)果

2.2 混凝土配合比

本次試配以C55高性能混凝土配合比為基準(zhǔn)配合比，減水劑采用自建外加劑復(fù)配站復(fù)配的聚羧酸減水劑，摻量為粉體材料合計用量的2.05%，葡萄糖酸鈉在減水劑中的用量分別為減水劑母液的0%~8%，通過對混凝土進(jìn)行試驗室試拌，發(fā)現(xiàn)葡萄糖酸鈉用量的增加不會影響減水劑的整體性能、減水劑與水泥之間的相容性及混凝土拌合物的施工和易性。

2.3 主要研究方向

本試驗采用的固定0.29相對較低的水膠比配制C55高性能混凝土，葡萄糖酸鈉占減水劑母液的比例分別為0%~8%。試件的制備過程和成型、養(yǎng)護(hù)過程均嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行。養(yǎng)護(hù)56d后進(jìn)行抗凍性試驗。主要研究不同葡鈉摻量的減水劑配置的混凝土試件外觀形態(tài)、抗凍、質(zhì)量損失、動彈模量的影響，分析確定葡萄糖酸鈉的最佳、最大摻加量，以保證在嚴(yán)寒地區(qū)尤其東北地區(qū)冬季氣溫很惡劣的自然環(huán)境中的工程實踐提供試驗和理論依據(jù)[1-2]。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 葡萄糖酸鈉在減水劑中的摻加量，對混凝土表面形態(tài)的影響

混凝土的凍融破壞的原理是水泥的組成物質(zhì)與水反應(yīng)后，生成的新物質(zhì)結(jié)構(gòu)由密實狀態(tài)到松散狀態(tài)引起的，并有微小裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，在反復(fù)凍融作用下微小裂紋會逐漸增多，從而導(dǎo)致試件相對動彈模量值和強(qiáng)度值降低、試件表面產(chǎn)生損壞掉落現(xiàn)象，最終試件會完全損壞。反復(fù)快凍快融循環(huán)試驗前，試件表面平整、無裂紋。經(jīng)過一百次的凍融循環(huán)后，試件表面的混凝土出現(xiàn)了不同程度的掉落現(xiàn)象。隨著葡鈉摻量在減水劑中逐漸增加，試件表面的掉落程度越來越嚴(yán)重，表面出現(xiàn)了蜂窩麻面現(xiàn)象。當(dāng)葡鈉摻量為8%時，三百次凍融循環(huán)結(jié)束后試件表面的蜂窩麻面現(xiàn)象很嚴(yán)重。

表1 遼寧阜新一家大型水泥廠水泥試驗檢測結(jié)果

表2 董家超群石廠粗骨料試驗檢測結(jié)果

表4 德惠市熱電廠粉煤灰試驗檢測結(jié)果

3.2 葡萄糖酸鈉在減水劑中的摻量，對混凝土質(zhì)量損失百分率產(chǎn)生的影響

混凝土表面掉渣現(xiàn)象是質(zhì)量損失的重要原因之一。試樣反復(fù)凍融循環(huán)三百次的質(zhì)量損失百分率變化發(fā)展規(guī)律見圖1。從圖1可見，混凝土的質(zhì)量損失呈現(xiàn)出逐漸加重的現(xiàn)象，這主要是因為混凝土在凝結(jié)硬化的過程中存在缺陷，在反復(fù)凍融試驗中，試樣表面的裂紋開始延伸，同時試件的質(zhì)量損失率也隨著葡萄糖酸鈉摻量的增加而增加，當(dāng)葡鈉在減水劑中的量為8%時，試件的質(zhì)量損失率達(dá)到2.237%，不過還沒有達(dá)到規(guī)范規(guī)定的5%，是符合混凝土耐久性規(guī)范要求的。根據(jù)以上試驗結(jié)果可以看出，混凝土在反復(fù)凍融的過程中，混凝土的掉落量從整體上來看不是很嚴(yán)重，從而說明了混凝土內(nèi)部的裂紋不是很多，處于密實狀態(tài)。

圖1 質(zhì)量損失變化規(guī)律

3.3 葡鈉在減水劑中的摻量，對混凝土相對動彈性模量產(chǎn)生的影響（見圖2）

圖2 相對動彈模量變化規(guī)律

從混凝土三百次快凍快融循環(huán)相對動彈性模量結(jié)果圖2中可見，在凍融循環(huán)的初始階段，五種不同葡鈉摻量的試樣的相對動彈性模量結(jié)果值相接近，隨著反復(fù)凍融次數(shù)的增加，試樣的相對動彈性模量逐漸呈現(xiàn)下滑走勢，而且下降的速度也不完全相同。當(dāng)葡鈉在減水劑中的摻量為0%、2%、4%時，試樣的相對動彈性模量的下降速度不是很快，基本保持不變；而葡鈉在減水劑中的摻量為6%和8%時，當(dāng)反復(fù)凍融循環(huán)達(dá)到兩百次后，其相對動彈性模量下降的速度有逐漸增快的趨勢。當(dāng)凍融循環(huán)達(dá)到三百次時，減水劑葡鈉摻量為0%、2%、4%、6%、8%的混凝土相對動彈性模量分別下降了2.2%、2.5%、3.1%、5.4%、5.5%?；炷恋南鄬訌椥阅Ａ砍霈F(xiàn)下落情況的主要原因是葡鈉摻量較大時影響了水泥水化程度，影響水泥的二次水化反應(yīng)，水化反應(yīng)產(chǎn)物不能充分填補(bǔ)混凝土中的空洞，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)空洞而使動彈性模量呈下滑趨勢。

3.4 混凝土抗凍性能分析

混凝土結(jié)構(gòu)物在經(jīng)受反復(fù)凍融后，出現(xiàn)內(nèi)部開裂與表面混凝土掉落兩種形式的損壞，混凝土的抗壓強(qiáng)度和試件重量均呈下降走勢，最終的結(jié)果是會導(dǎo)致混凝土構(gòu)造物失去承載能力。在快凍快融循環(huán)試驗中，凍融參數(shù)值見表5。

表5 凍融參數(shù)值

由表5可看出，葡鈉在減水劑中的摻量在0%～8%，混凝土56d的耐久性DRZS遠(yuǎn)大于規(guī)范規(guī)定的60，混凝土抗凍性滿足要求。

3.5 葡萄糖酸鈉在減水劑中的摻加量，對混凝土凝結(jié)硬化時間產(chǎn)生的影響

由圖3可看出，葡鈉摻入量占減水劑母液的0%～8%時，混凝土的終凝硬化時間呈緩慢平穩(wěn)的上升趨勢，當(dāng)葡鈉摻入量占減水劑母液中的10%時，混凝土的凝結(jié)硬化時間陡然增大，而且通過對該混凝土進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗發(fā)現(xiàn)，混凝土抗壓強(qiáng)度值有所下降。

圖3 混凝土凝結(jié)時間變化

4 結(jié)語

通過對56d齡期試件的快凍快融試驗測試研究，可以得出的結(jié)論是葡鈉在減水劑中隨著摻量的提高，混凝土的質(zhì)量損失率逐漸增加，相對動彈性模量逐漸下降，但總體說來葡鈉在減水劑中的摻量為0%～8%之間的高性能混凝土的抗凍性能較高，混凝土和易性、耐久性、凝結(jié)時間等其他指標(biāo)滿足規(guī)范及施工要求，可以用于嚴(yán)寒及自然環(huán)境惡劣條件地區(qū)高抗凍性的混凝土構(gòu)件中。但當(dāng)葡鈉在減水劑中的摻加量達(dá)到10%以上時，混凝土的初終凝結(jié)時間會延長，會抑制混凝土強(qiáng)度提升。通過試驗數(shù)據(jù)計算出葡鈉的最大臨界摻量為減水劑母液的10%，通過混凝土配合比得出即為水泥用量的0.11%。

通過復(fù)配減水劑的方式將葡萄糖酸鈉加入混凝土中，可以使混凝土得凝結(jié)硬化時間延長，對中午溫度特別高的地區(qū)進(jìn)行混凝土施工有利，還可以用于混凝土抗凍性能要求較高的結(jié)構(gòu)物中。