路面水泥混凝土鹽凍參數(shù)與評價指標(biāo)研究

1、2012年第2期(總第268期)Number2in20l2(TotalNo268)混凝土Concrete理論研究THEETICALRESEARCHdoi：103969~issn1002—3550201202006路面水泥混凝土鹽凍參數(shù)與評價指標(biāo)研究王稷良’，申力濤，牛開民，(1交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京100088；2山西省交通科學(xué)研究院，山西太原030006)摘要：針對目前鹽凍試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)在試件成型、測試與評價方法上存在較大差異的問題

2、，對比研究了鹽凍試驗(yàn)參數(shù)以及評價方法對路面混凝土的適應(yīng)性，建立了路面混凝土鹽凍的試驗(yàn)參數(shù)以及評價方法，并結(jié)合國內(nèi)外混凝土鹽凍破壞評價指標(biāo)，提出了路面混凝土評價指標(biāo)的建議值。關(guān)鍵詞：路面混凝土；鹽凍；剝落量；評價指標(biāo)中圖分類號：TU52801文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1002—3550(2012)02—0021—04Researchonthedeicer—frostparametersandeva)uationindexofcementco

3、ncretepavementWANGJiliang，SHEN[dtao2NIUKaimin(1ResearchInstituteofHighwayMinistryofCommunication，Beijing100088，China；2ShanxiProvinci~ResearchInstituteofCommunication，Taiyuan030006，China)Abstract：Accordingtothepresentsalt

4、scalingteststandard，therewasabigdiferenceprobleminthespecimenmolding，testandevaluationm~hodComparedwiththesaltscalingtestparametersandevaluationmethodtotheadaptabilityoftheconcretepavement，thepavementconcretetestparamete

5、rsandevalu~ionmethodwassetup，andcombinedwithconcretesaltscalingdamageevalu~ionindexathomeandabroad，therecommendedvalueoftheconcretepavementevaluationindexwasputforwardKeywords：cementconcretepavement；saltscaling；scaledmas

6、s；evaluationindex0引言在我國廣大北方地區(qū)，冬季下雪后，為維持交通安全，按照公路養(yǎng)護(hù)規(guī)范的要求，灑融雪劑進(jìn)行除冰化雪，結(jié)果導(dǎo)致對水泥混凝土路面、橋面、護(hù)攔、路緣石等所有混凝土構(gòu)造物造成了極其嚴(yán)重的鹽凍損壞。且據(jù)大量調(diào)研結(jié)果顯示，在水泥混凝土所有的耐久性失效問題當(dāng)中，鹽凍剝蝕破壞的速度是最為迅速的，比普通的冰凍損壞速度快1O倍。目前國內(nèi)外對混凝土抗鹽凍性能評價方法較多，如除冰鹽存在下的凍融循環(huán)耐久性試驗(yàn)方法主要有美國的AS

7、TMC672，國際材料和結(jié)構(gòu)試驗(yàn)聯(lián)合RILEMTel17FDC方法，也制定了水泥混凝土鹽凍的中國國家標(biāo)準(zhǔn)。但目前存在的標(biāo)準(zhǔn)在試件成型、測試與評價方法上存在較大區(qū)別，且目前受鹽凍影響最大的混凝土結(jié)構(gòu)是路面混凝土，而各評價方法均未對路面混凝土進(jìn)行針對性的規(guī)定，致使目前的評價方法均不太適合路面混凝土的檢測與評價。因此，本文針對路面水泥混凝土的特點(diǎn)，優(yōu)化混凝士鹽凍試驗(yàn)方法，對比研究鹽凍破壞評價指標(biāo)，以期為路面混凝土鹽凍破壞評價提供參考。1原材料

8、與試驗(yàn)方法會RILEMTel17FDC(CDF)試驗(yàn)方法以及瑞典的國家標(biāo)準(zhǔn)11SS137244方法(Boraas法)。另外國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T50082((普通混碌被精(1)水泥：北京興發(fā)水泥有限公司生產(chǎn)的拉法基PO425級凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》在修訂的過程中，借鑒水泥，其物理力學(xué)性能如表I所示。表1水泥物理力學(xué)性能(2)細(xì)集料：細(xì)集料為河砂，產(chǎn)自河北省秦皇島。砂的細(xì)度模數(shù)為287，含泥量09％，級配見圖1，符合GB／T146

9、842001《建筑用砂》中II區(qū)級配的要求。(3)粗集料：粗集料產(chǎn)自北京，為475~265ml／l連續(xù)級配石灰?guī)r碎石，級配如圖2所示。(4)外加劑：減水劑為北京市冶建特種材料公司生產(chǎn)的JG2高效減水劑，引氣劑為上海楓楊生產(chǎn)的三萜皂甙引氣劑。收稿日期：2011_08—15(5)水：水為飲用水。12試驗(yàn)方法(1)鹽凍方法。目前國內(nèi)外混凝土鹽凍試驗(yàn)方法在試件的制備、鹽溶液的接觸方式、鹽溶液濃度的選取、凍融制度的設(shè)定以及鹽凍剝蝕破壞評價參數(shù)等方

10、面存在顯著差異。由于路面路面混凝土對表面磨耗層要求較高，具有自身的特性，因此，選取或制定一種適合路面混凝土的抗鹽凍性能評價方法就顯得十21學(xué)兔兔www.xuetutu.com表4混凝土干燥處理時間對剝落量的影響g血糙藹ABCDEF圖4飽水處理對鹽凍剝蝕的影響24路面混凝土鹽凍評價方法對比分析241評價方法的選取(1)抗折強(qiáng)度損失。在水泥混凝土路面設(shè)計中，以彎拉強(qiáng)度(抗折強(qiáng)度)作為設(shè)計、施工以及質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)，本節(jié)對比研究了鹽凍破壞對混凝土

11、抗折強(qiáng)度與表面剝蝕量的影響，以評價抗折強(qiáng)度作為鹽凍破壞評價指標(biāo)的合理性。驥嫗靛罌17剝落量／(g／m)圖5路面混凝土剝落量與抗折強(qiáng)度的關(guān)系從圖5可以看出，混凝土抗折強(qiáng)度損失隨剝落量增大未呈現(xiàn)明顯的降低趨勢。當(dāng)路面混凝土表面剝落量超過10kg／m2時，混凝土表面破壞已經(jīng)比較嚴(yán)重，但混凝土抗折強(qiáng)度僅呈現(xiàn)不超過10％幅度的波動。其中主要原因可能是，鹽凍破壞是一種速度較快的表面破壞形式，當(dāng)鹽凍循環(huán)次數(shù)為50次時，混凝土表面呈現(xiàn)較為嚴(yán)重的剝蝕破壞

12、(剝蝕量約1500g／mz)，但鹽凍破壞僅發(fā)生在表面，而抗折強(qiáng)度作為評價試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞的主要參數(shù)，對混凝土表面呈現(xiàn)的破壞形式并不敏感。因此說明抗折強(qiáng)度不適合作為鹽凍破壞的評價指標(biāo)。(2)抗壓強(qiáng)度損失。通常，混凝土的大多數(shù)性能都直接(至少是定性地)與抗壓強(qiáng)度有聯(lián)系，且進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)操作簡單、成本低，因此抗壓強(qiáng)度就成為最受關(guān)心的混凝土的性質(zhì)之一。本節(jié)對比了鹽凍破壞后剝蝕量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。鹱轄靛剝落量／(g／m)圖6路面混凝土剝落量與抗

13、壓強(qiáng)度的關(guān)系從圖6可以看出，隨著混凝土鹽凍破壞次數(shù)的增加，混凝土表面的剝落量迅速增大，抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)輕微的降低趨勢，但降低幅度很小，50次凍融循環(huán)后降低幅度僅為7％。因此作為衡量混凝土試件整體破壞指標(biāo)的抗壓強(qiáng)度與混凝土表觀破壞沒有很好的相關(guān)性，因此混凝土的抗壓強(qiáng)度也不適合作為評價混凝土鹽凍破壞程度的指標(biāo)。(3)相對動彈模量損失。相對動彈性模量是評價混凝土凍融循環(huán)下?lián)p傷的重要指標(biāo)，可以反映混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞程度。贛幅靛剝落量／(g／m)圖

14、7路面混凝土剝落量與動彈性模量的關(guān)系從圖7可以看出，隨著混凝土鹽凍破壞次數(shù)增加，混凝土表面剝落量的逐漸增大，混凝土的動彈性模量呈現(xiàn)輕微的降低趨勢，但降低幅度非常4(50次鹽凍后減低幅度僅為4％)，表明50次鹽凍破壞后混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)未受到明顯的破壞，混凝土的鹽凍破壞主要為表面剝蝕。也說明常規(guī)評價混凝土凍融破壞的動彈性模量不適合評價混凝土鹽凍破壞。通過對比研究混凝土鹽凍剝蝕破壞后，混凝土抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度與動彈性模量變化的趨勢以及與剝蝕量的

15、關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，混凝土鹽凍破壞主要是發(fā)生在表面的剝蝕破壞，而混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)則未出現(xiàn)明顯損傷。因此，路面混凝土的物理力學(xué)性能很難表征混凝土表面鹽凍破壞的程度，而剝落量則是評價鹽凍破壞程度最為直觀的指標(biāo)。242評價指標(biāo)的選取不同的鹽凍試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，采取了不同評價方法。如ASTMC672(見表5)采用人為觀測試件表面剝蝕破壞狀態(tài)來評價混凝土鹽凍破壞能力。但該評價方法受主觀因素影響較大，易產(chǎn)生人為誤差。表5ASTMC672鹽凍破壞分級表等級01234

16、5表面狀況無剝蝕非常輕微剝蝕，無粗骨料裸露輕微到中度剝蝕中度剝蝕(部分粗骨料裸露)中度到重度剝蝕重度剝蝕(整個表面粗骨料裸露)RILEMTC117FDC方法要求經(jīng)14次和28次凍融循環(huán)后，以總測試面積至少800cmz以上，5個試件測得的平均剝落物質(zhì)量不超過1500g／m2o該評測值只是簡單的區(qū)分了較高抵抗力與較差抵抗力混凝土的界限。相對于ASTM與RILEM標(biāo)準(zhǔn)，SS137244試驗(yàn)法的評價標(biāo)準(zhǔn)更加詳細(xì)與準(zhǔn)確，如表6所示。表6SS173