抗冻性试验数据分析及影响因素

采用快冻法，系列2试验的原级配混凝土、二次混合混凝土和细石混凝土抗冻试验数据见表2.18，并绘于图2.16和图2.17；相应的抗冻试验混凝土表观情况照片见图2.18。由于原级配混凝土S20中加入了适量的引气剂，在混凝土内引入了大量的微细无害孔而减少了有害孔的含量，微细无害孔缓冲了冻融循环过程中产生的应力，从而提高了混凝土的抗冻性。

结合图表可以发现，各种混凝土随冻融循环次数的增加，质量损失不断增加，其表面水泥砂浆剥落由轻变重，300次冻融循环后，可以清晰地看到粗骨料的外露。尤其是细石混凝土S2X与二次混合混凝土S23，混凝土表面剥落相对较严重，混凝土质量损失率也较大。观察冻融破坏的S23试件，可以发现在骨料与水泥砂浆的界面处出现了微细裂缝。

表2.18　混凝土冻融循环试验数据
Table 2.18　Test data of freezing and thawing of concrete

图2.16　混凝土质量损失率随循环次数的变化
Fig.2.16　Changes of mass loss rate of concrete with cycle index

图2.17　混凝土相对动弹性模量随循环次数的变化
Fig.2.17　Changes of relative dynamic modulus of elasticity of concrete with cycle index

(www.xing528.com)

图2.18　混凝土冻融试验图片
Fig.2.18　Test photograph of concrete under freezing and thawing

进一步对比试验结果看出，原级配混凝土S20的抗冻性能最好，说明其粗骨料按最大堆积密度进行级配调整，使得混凝土密实性最好，与抗水渗透试验结果一致。细石混凝土的水泥浆体积率最大，表面剥落现象严重，抗冻性降低。二次混合混凝土S21与S22、S23相比，其水泥浆体积率较大，尽管冻融后表面剥落较轻，混凝土质量损失率也较小，但其动弹性模量降低较多，致使其抗冻性较差。

根据《混凝土质量控制标准》（GB 50164—2011）的规定［40］，对混凝土抗冻等级进行评定，结果见表2.19。其中，混凝土的抗冻融耐久性指数kp按式（2.8）计算

式中：N为混凝土能经受的冻融循环次数；p为混凝土N次冻融循环后的相对动弹性模量。

表2.19　混凝土抗冻性能评定
Table 2.19　Evaluation of freezing and thawing resistance of concrete

无论是原级配混凝土，还是二次混合混凝土和细石混凝土，其抗冻性均处于很高的水平，满足《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）中“冻融环境”Ⅱ-C（微冻地区的无盐环境混凝土高度饱水、严寒和寒冷地区的无盐环境混凝土中度饱水）和Ⅱ-D（寒冷地区的无盐环境高度饱水、微冻地区的有盐环境混凝土高度饱水、严寒和寒冷地区的有盐环境混凝土中度饱水）的受雨淋建筑外墙混凝土抗冻性要求；但在Ⅱ-D类有盐环境下，当结构设计使用年限为100a时，混凝土应满足强度等级不低于C40加气混凝土和最大水胶比为0.45的要求［39］。