不同岩性骨料水工混凝土的抗冻性能试验研究.docx

不同岩性骨料水工混凝土的抗冻性能试验研究
介绍
随着城市建设和经济发展的快速推进，水工混凝土的应用越来越广泛。然而在北方地区，冬季气温较低，还经常受到冻融循环的影响，这对水工混凝土的抗冻性能提出了更高的要求。骨料在水工混凝土中占有很大的比重，不同骨料的选用对混凝土的性能影响较大。本文基于某工程实例，对不同岩性骨料水工混凝土的抗冻性能进行了试验研究。
实验设计与方法
本实验采用的混凝土配合比为水泥：粉煤灰：砂：骨料=1：0.3：1.8：3.2，水胶比为0.35。选取花岗岩、石灰岩和砂岩三种不同岩性骨料进行试验，并设置对照组，对每种样本制备五个试件，进行自由膨胀试验和冻融循环试验。自由膨胀试验选取45个试件，其中每种骨料15个，试件尺寸为∮100×50mm，负载为2KN。冻融循环试验选取30个试件，其中每种骨料10个，试件尺寸为100×100×100mm，按照GB/T50081-2002《混凝土抗冻性测定方法》的要求进行试验。
实验结果与分析
自由膨胀试验结果表明，花岗岩和石灰岩试件的自由膨胀值分别为0.012%和0.019%，均低于国家标准7%的要求，而砂岩试件的自由膨胀值为0.060%，远高于国家标准。自由膨胀是混凝土在水化反应中产生的氢氧化钙晶体体积增大、内部温度变化、不同材料系数胀不同而引起的体积变化，过大的自由膨胀将导致混凝土的开裂，从而影响混凝土的抗冻性能。因此，砂岩骨料不适合用于水工混凝土的生产。
冻融循环试验结果表明，三种骨料水工混凝土的抗冻性能均符合国家标准《混凝土抗冻性分类》中的一级抗冻等级要求（抗冻性强），其中花岗岩试件的平均残余强度为44.7MPa，石灰岩试件的平均残余强度为43.5MPa，砂岩试件的平均残余强度为42.5MPa，分别高于某标准规定的一级抗冻等级的要求值35MPa。这表明不同岩性骨料水工混凝土的抗冻性能差异不大，均满足国家标准要求。但考虑到不同岩性骨料的价格和特点，花岗岩和石灰岩为水工混凝土的营建首选骨料。
结论
本实验结果表明，花岗岩和石灰岩适合用作水工混凝土的骨料，而砂岩则不适合。此外，混凝土的抗冻性能主要与水灰比、水泥品种、养护条件等因素有关。因此，仅仅选择合适的骨料是无法保证混凝土的抗冻性能。对于具体工程的混凝土配合比设计和养护过程的管理也是至关重要的。