【摘 要】
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冻融循环对于混凝土的强度和耐久性具有显著的破坏作用,会使得混凝土结构的服役寿命大大缩短。对于水化尚未完全、内部结构脆弱的早龄期混凝土,冻融循环的破坏则更为严重。学
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冻融循环对于混凝土的强度和耐久性具有显著的破坏作用,会使得混凝土结构的服役寿命大大缩短。对于水化尚未完全、内部结构脆弱的早龄期混凝土,冻融循环的破坏则更为严重。学界对于混凝土受冻破坏机理的研究已经有了几十年的历史,提出了多种冻融破坏机理假说,但至今仍未能完全解释所有的冻融破坏现象。因此,进行早龄期受冻混凝土的试验研究,通过试验结果评价冻融循环的劣化效果,揭示混凝土内部微观结构的演化过程,对于研究混凝土的冻融破坏机理十分必要。本文对于早龄期受冻混凝土开展了一系列宏观和微观试验研究,试验中采用0.3和0.5两个水灰比,分别代表高强度混凝土和普通混凝土。宏观试验包括抗压强度试验和氯离子渗透性试验。抗压强度试验结果表明,早龄期冻融循环对于低水灰比混凝土的强度没有影响,而高水灰比混凝土的强度则会随着受冻龄期提前而下降,7天龄期受冻的强度损失率为14.4%,1天龄期时受冻的强度损失率为27.6%。氯离子渗透性试验表明,低水灰比混凝土无论受冻与否渗透性均为低水平,而1天龄期受冻的高水灰比混凝土渗透性则会从中等水平变为高水平,抗渗性明显劣化。微观试验包括MIP(Mercury Intrusion Porosimetry)试验、BSE(Back Scattered electron)试验、TGA(Thermogravimetric Analysis)试验和X射线CT(X-ray Computed Tomography)试验,主要从孔隙结构和水化进程两方面揭示早龄期受冻混凝土微观结构演变。MIP试验结果表明,在3nm～1μm的孔径范围内低水灰比净浆的孔径分布均为单峰分布,冻融循环没有明显影响;高水灰比净浆则为双峰分布,随着受冻龄期的提前,孔隙率从23%增长到37%,最可几孔径从40.3nm增长到678.8nm。BSE试验发现,低水灰比净浆在1μm～30μm的孔径范围内基本不受冻融循环影响。高水灰比净浆则会因为冻融循环形成异常结构,并在1μm～3μm范围内表现出了更高的孔隙率。X射线CT试验可以量化10μm～200μm的孔隙分布,其中低水灰比净浆的孔隙基本都小于60μm,而高水灰比净浆在160μm以上的大孔隙含量较多。水化进程方面,TGA试验表明,高水灰比净浆的水化反应对于早龄期冻融循环极为敏感,1天龄期受冻净浆的水化度会从0.74降到0.37,低水灰比净浆则没有明显差异;基于BSE图像分析量化的水化度与TGA试验结果相近,相对误差在1%～12%;基于CT图像可以重建水泥净浆的三维微观结构,从中量化的水化度与TGA方法得到的结果可比性良好,可以作为一种补充的水化度量化手段,但是要求CT设备具有较高的分辨率。
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