混凝土冻融机理研究（共7篇）
混凝土冻融机理研究 篇1
混凝土的冻融破坏是指在负温和正温的交替循环作用下混凝土的劣化现象。从宏观物理性能上来看, 主要表现为动弹性模量下降、表面剥落, 质量损失, 抗压强度静弹性模量等力学性能指标降低;从微观和细观来看, 表现为微细裂缝扩展、凝胶体从密实向松散发展等。
产生冻害的基本条件:第一, 外界温度正负交替;第二, 混凝土内部存在饱和水。钢筋混凝土渡槽内侧长期处在水环境作用下, 冻融的影响之大不可言喻。
混凝土冻融破坏的研究主要集中在冻融破坏机理、影响因素、提高抗冻性措施和寿命预测等方面。
1混凝土冻融破坏机理
目前, 学界认为吸水饱和的混凝土在冻融过程中遭受的破坏力主要有:静水压和渗透压。
静水压理论认为混凝土内部孔隙中游离水结冰体积膨胀而在孔壁产生拉应力造成冻融破坏。静水压理论成功解释了冻融破坏与孔隙水存在形式、混凝土内部结构、冻结温度等因素有关。这也是静水压理论被一直应用的缘由。但仅以水结冰时体积膨胀9%的观点不足以解释复杂的混凝土受冻破坏动力学过程, 继而产生了渗透压力理论。
渗透压理论认为负温时混凝土内部孔隙溶液的蒸汽压差和浓度差产生的渗透压造成了混凝土的冻害。压力梯度会导致孔隙溶液的迁移渗透, 必然使毛细孔中冰的体积不断增大, 从而形成更大压力, 进而损伤混凝土的微观结构。如果混凝土常年处在冻融循环中, 损伤不断积累, 内部孔隙及裂缝逐渐增大、扩展, 并互相连通, 使混凝土产生由表及里的剥蚀, 进而造成混凝土的破坏。
冻融循环对混凝土的破坏是静水压和渗透压共同作用的结果。目前, 尚无试验能准确测出静水压和渗透压的量值。所以, 在冻融破坏中何者占主导地位学界尚无定论。Erland M.Schulson在报告中定性地指出, 冻结速度非常缓慢的情况下, 用渗透压理论分析可能比较合适;冻结速度很快时, 用静水压理论分析可能比较符合。但是此冻结速度尚无公认的临界值。此外, 还有部分学者认为冻结速度起决定作用。
在此基础上, 一些学者对混凝土冻融破坏机理进行了更为深入的探讨, 建立了一些基于质量损失、疲劳损伤等的抗冻耐久性寿命预测模型, 提出了增加混凝土抗冻性措施和定量化设计方法。
2混凝土冻融寿命预测
混凝土使用寿命影响因素较多, 目前大量的寿命预测研究都集中在钢筋锈蚀引起混凝土破坏。Fagerlund认为临界饱水程度是混凝土材料的基本性能, 不受冻融循环次数、环境等影响, 可作为混凝土寿命预测的判据。慕儒等通过试验和理论分析得出了判断混凝土寿命tp和临界饱水程度Scr的关系式:
式中, Scr———临界饱水程度;
A、F、E———常数。
但实际环境中混凝土的饱水程度并不是一个定值或者单调变化的指标, 而是随环境的变化而不规律变化, 这对预测混凝土使用寿命造成极大影响。
目前, 部分学者[3]采用损伤力学原理来预测混凝土使用寿命。根据损伤力学原理, 描述混凝土结构失效的损伤变量D与相对动弹性模量之间的关系:
这样, 就可将混凝土在冻融条件下的损伤失效过程用一个统一的数学模型描述。余红发等研究了混凝土在冻融条件下损伤失效过程的规律和特点。结果表明, 混凝土的损伤失效过程可分为单段损伤模式和双段损伤模式, 其损伤曲线主要有直线型、抛物型和直线-抛物线复合型三种形式。并建立了普遍适用的混凝土损伤演化方程, 提出了损伤速度和损伤加速度的概念, 为寿命预测提供了一种新的研究方法。此外, 刘志勇等、宋玉普根据损伤力学理论提出了各自的数学模型。
在混凝土抗冻性的定量化设计方面, 学术界也取得了一些成果。首先, 李金玉和林宝玉等调查了我国不同地区混凝土在实验室中快速冻融循环试验和自然界冻融循环次数的关系:
式中, t———混凝土结构的使用寿命 (a) ;
K———冻融试验系数, 即室内一次快速冻融循环与室外自然冻融循环次数的比例, 一般可取12;
N———混凝土在快速冻融试验条件下的抗冻融循环次数 (次) ;
M———混凝土在实际环境中一年可能经受的自然冻融循环次数 (次/a) 。
Vesikari认为混凝土在快速冻融循环试验中得出的抗冻寿命并不可直接换算成实际环境中的使用寿命, 还与混凝土所处的实际环境条件相关, 见式4。
式中, Ke———与环境条件相关的系数;
李金玉还通过大量的试验和工程实测数据, 建立了混凝土抗冻融循环寿命与水灰比、含气量及粉煤灰掺量的多元回归方程:
式中, A———混凝土的含气量 (%) ;
W/C———水胶比;
f———粉煤灰掺量 (%) ;
摘要：本文主要从微观的方面分析了混凝土冻融破坏的机理, 并建立了混凝土寿命预测的公式。
关键词：混凝土,冻融破坏,寿命预测
混凝土冻融机理研究 篇2
低温地区混凝土的破坏多数与冻融作用有关, 混凝土在冻融循环作用下破坏是关系到建筑物使用寿命、工程质量、安全等方面的重大问题。为此, 混凝土抗冻性试验研究和评价方法作为混凝土耐久性研究的重要内容一直受到人们的关注。冻融循环直接导致混凝土内部结构损伤, 使混凝土结构松散, 力学性能退化。尤其是含水量较高的混凝土, 在冻融环境作用下, 不均匀冻胀力和冻胀变形所造成的巨大破坏作用, 对混凝土强度和结构安全性产生严重影响。
由混凝土的冻融破坏机理可知, 混凝土冻融破坏实际上是一种低周疲劳破坏, 故可基于疲劳损伤理论建立混凝土冻融损伤模型。目前对混凝土抗冻性能的研究已比较成熟, 但在结构设计、评估过程中, 对混凝土抗冻性的定量控制至今难以实现。
按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》 (GB/T 50082-2009) 中的快冻法, 对不同系列的混凝土进行抗冻试验。根据相对动弹性模量变化, 研究混凝土冻融劣化规律。
1 快冻试验
1.1 混凝土原材料
水泥, 拉法基42.5级P.O水泥;粉煤灰:采用了I级和Ⅲ级两种品质的粉煤灰, C20系列混凝土用Ⅲ级粉煤灰, C50系列混凝土用I级粉煤灰。细集料, 细度模数为2.6的河砂, 级配合格。粗集料, 5~26.5 mm连续级配碎石。外加剂, 巴斯夫公司生产的聚羧酸系高效减水剂。拌合水, 清洁的自来水。
1.2 混凝土配合比
混凝土设计强度等级为C20和C50, 相同强度等级的混凝土进行了不同粉煤灰掺量以及不同含气量的设计。混凝土配合比及抗压强度见表1。编号中C后面的两位数表示混凝土的强度等级;F代表粉煤灰系列;AC表示引气系列混凝土, 其后的数字为设计含气量。
1.3 快冻试验
按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》 (GB/T 50082-2009) 中的快冻试验方法进行, 试件尺寸为100×100×400 mm, 3个为1组。为了研究混凝土相对动弹性模量随冻融次数的劣化规律, 当混凝土试件达到400次冻融循环, 或者质量损失>5%或者相对动弹性模量<60%时, 即可停止试验。
2 混凝土冻融劣化规律研究
2.1 基于疲劳损伤理论的混凝土劣化模型
在连续损伤力学的基础上, 疲劳损伤演化方程可写成式 (1) 的形式。
式中函数f (…) 中的变量可以是应力σ、应变ε、损伤变量D和冻融过程中的温度变化、冻融介质、材料本身等参数有关的常数M与疲劳次数N。等效应变直接应用到多轴模型中, 见式 (2) 。
以上模型与疲劳破坏机理相吻合, 并且比较符合冻融疲劳这样多轴、复杂荷载作用的条件, 但是模型过于复杂, 参数较多、较难获得, 不便应用。因此根据实际冻融条件, 将式 (2) 简化成式 (3) 。
其中M1和M2为材料常数, 两边同时积分, 由边界条件N=0时, D=0;则式 (3) 经过整理可转化为式 (4) 和式 (5) 。
(4) 、 (5) 两式是基于疲劳损伤演变理论建立的冻融损伤方程, 其中, D为损伤变量, N为冻融循环次数, M1和M2为常数, 与冻融过程中冻结的速度和温度、介质、材料本身等参数有关。其中式 (4) 也与物质冷却定律 (物质冷却的速度正比于物质的温度与外部温度的瞬时差) 和动弹性模量衰减模型建立的关系式一致。
冻融作用下混凝土的劣化必然伴随着混凝土细观结构上相应的变化过程, 利用现代测试技术对混凝土宏观性能的测试能够反映其微观结构的变化, 从而建立以易测的宏观性能作为参数的混凝土劣化模型。目前在混凝土冻融过程中易测的指标主要有5类:①静弹性模量的衰减;②强度损失, 包括抗压强度、抗折强度等;③质量损失, 不过质量损失受混凝土自身水胶比、掺合料及其掺量等因素影响较大, 并不能准确反映混凝土的劣化程度;④动弹性模量的衰减;⑤超声波速的变化。考虑目前冻融试验方法的特点和测试损伤过程的难易程度, 采用相对动弹性模量作为损伤变量, 即式 (6) 。
EN、E0分别代表混凝土初始动弹性模量和剩余动弹性模量, 式 (4) 和式 (5) 又可分别变形为式 (7) 和式 (8) 。
2.2 基于相对动弹性模量变化的冻融劣化规律
根据快冻试验数据, 按照式 (7) 和式 (8) 对强度等级C20和C50的各系列混凝土相对动弹性模量变化进行拟合, 研究了基于相对动弹性模量变化的冻融劣化规律。快冻试验数据和拟合曲线分别见图1、图2。图1中a是按照式 (7) 对冻融试验数据的拟合结果。其中曲线1, y=e-0.00315x, R2=0.910;曲线2, y=e-0.00214x, R2=0.812;曲线3, y=e-0.00113x, R2=0.94。图1b是按照式 (8) 对冻融试验数据的拟合结果, 其中曲线1, y=[1-0.0116x (1-0.5929) ][1/ (1-0.5929) ], R2=0.980;曲线2, y=[1-0.0167x (1-0.7316) ][1/ (1-0.7316) ], R2=0.932;曲线3, y=[1-0.0033x (1-0.4838) ][1/ (1-0.4838) ], R2=0.954。
图2a是按照式 (7) 对冻融试验数据的拟合结果。其中曲线1, y=e-0.0031x, R2=0.903;曲线2, y=e-0.0023x, R2=0.805;曲线3, y=e-0.00078x, R2=0.94。图2b是按照式 (8) 对冻融试验数据的拟合结果。其中曲线1, y=[1-0.0019x (1+1.5326) ][1/ (1+1.5326) ], R2=0.970;曲线2, y=[1-0.0011x (1+4.2276) ][1 (/1+4.2276) ], R2=0.954;曲线3, y=[1-0.0007x (1+0.6653) ][1/ (1+0.6653) ], R2=0.966。
以上拟合曲线的相关系数R2均>0.8, 表明以相对动弹性模量的变化来研究混凝土冻融劣化规律, 实测值与式 (7) 和 (8) 符合得比较好;尤其对于引气系列混凝土, 相关系数R2在0.94以上, 说明按照公式 (7) 和公式 (8) 建立的模型是合理的。
对比两个公式拟合曲线的相关系数可知, 对于相同配比的混凝土, 按照式 (8) 拟合的曲线其相关系数都比按式 (7) 拟合曲线的高。按照式 (7) 拟合曲线的相关系数在0.805~0.94, 而按照式 (8) 拟合曲线的相关系数在0.932~0.98。通过对比, 按照公式 (8) 建立的模型更加合理, 更能反映混凝土冻融损伤演变的规律。
为了验证本模型是否具有普遍意义, 随机选择编号为Y4-1、Y4-2和Y4-3的混凝土的相对动弹性模量进行拟合。图3和图4分别是按照式 (7) 和式 (8) 拟合的结果曲线。图3中曲线1, y=e-0.0015, R2=0.8236;曲线2, y=e-0.0009, R2=0.9573;曲线3, y=e-0.0005, R2=0.856。
图4中曲线1, y=[1-0.0008x (1+2.7851) ][1/ (1+2.7851) ], R2=0.9446;曲线2, y=[1-0.0007x (1+1.0895) ][1/ (1+1.0895) ], R2=0.9672;曲线3, y=[1-0.0003x (1+7.9355) ][1/ (1+7.9355) ], R2=0.9404。
由以上的拟合结果可知, 按照公式 (7) 和 (8) 拟合的曲线相关性较好, 尤其是按照式 (8) 拟合的曲线相关性更优。因此, 基于疲劳损伤理论的混凝土冻融损伤模型具有一定的普遍意义, 尤其是公式 (8) 与试验数据的拟合精度较高, 可以比较准确地反映出混凝土在冻融循环过程中相对动弹性模量的变化规律, 对于判定混凝土冻融破坏和预测混凝土冻融寿命有着重要意义。
3 结论
基于疲劳损伤理论和动弹性模量衰减建立的混凝土冻融损伤模型, 能够较好地反映混凝土冻融损伤劣化规律, 可作为预测混凝土冻融损伤和寿命新的方法和途径。
混凝土冻融机理研究 篇3
1 试验用原材料及组成设计
1.1 原材料
采用祁连山42.5级普通硅酸盐水泥;粗集料选用洁净、坚硬、耐久, 粒径4.75~9.5mm的石灰岩碎石与砾石;外加剂选用上海花王的松香引气剂、山西黄腾UNF-1型萘系高效减水剂;水泥改性聚合物采用丁苯橡胶乳液, 其各项技术指标如表1所示。经检验, 上述材料各项技术指标均符合规范的相关要求。
1.2 配合比
冻融循环试验中, 所用的基准混凝土、含砂混凝土及聚合物混凝土配合比如表2所示, 并采用振动压实的成型方式, 进行多孔混凝土试件的室内成型。
2 冻融循环试验
冻融循环试验, 参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》中的抗冻性试验方法进行。试件尺寸为150mm×150mm×150mm, 按表2所示配合比成型6组试件, 每组3块。试件于标养室养护28d, 后4d作浸水处理, 确保冻融循环试验在饱水状态下进行。试验时, 冻结温度为-15~-17℃, 融化温度为5~8℃, 单个循环周期2~4h。基于多孔混凝土试件在反复冻融作用下, 主要表现为表皮脱落及外形破坏, 试验采用质量损失及外观描述的方法, 进行多孔混凝土抗冻性能的评价。对于6种不同配合比的多孔混凝土, 冻融循环次数为0~300次。
3 试验结果与分析
3.1 基准混凝土试验结果分析
未掺机制砂或改性聚合物的基准多孔混凝土, 其冻融循环试验结果如图1所示, 基准试件冻融前后外观如图2所示。
图1可以看出, 粗集料分别采用砾石、石灰岩碎石的基准多孔混凝土, 反复冻融后, 由于表面脱落引起质量损失达到15%时, 其循环冻融次数分别为153次、196次。此时, 进入多孔混凝土内部孔隙及毛细孔中的水分受冻后, 伴随体积膨胀产生较大的渗透压力及膨胀压力, 造成多孔混凝土内部结构的破坏。结合图2可以看出, 基准多孔混凝土的抗冻性能与粗集料的性质有很大关系。
3.2 改性多孔混凝土冻融试验结果
掺机制砂或改性聚合物的孔混凝土冻融循环试验结果及试件外观如图3、图4所示。
图3可以看出, 掺机制砂的砾石多孔混凝土LS-2, 历经300次冻融循环作用后, 质量损失仅为2.1%, 相比其它两组砾石多孔混凝土, 其抗冻性能有较大改善。其原因是掺入机制砂后, 砾石多孔混凝土中水泥净浆转变为水泥砂浆, 使胶结材料的含量大幅增加, 有利于提高砾石多孔混凝土的抗冻性。然而, 对于同时掺入机制砂及改性聚合物的改性多孔混凝土LS-3, 其抗冻性能相比LS-2略有下降, 因为改性聚合物代替减水剂和引气剂, 改变多孔混凝土性能的同时在其内部产生一定数量的气泡, 从而起到“引气”作用。通常该作用较弱, 产生的气泡数量有限, 故聚合物多孔砾石混凝土LS-3的抗冻性能较LS-2稍弱。
此外, 掺入机制砂及改性聚合物的碎石多孔混凝土SH-3, 并未使其抗冻性能得到相应提升, 反而较SH-2有较大下降。分析其原因主要是因为外加剂及聚合物, 使得裹附在随时表面的胶结料增多, 减少了多孔混凝土中水泥净浆与砂浆含量, 在冻融循环作用下, 聚合物改性多孔碎石混凝土中的水泥净浆与砂浆首先发生冻胀破坏, 即聚合物改性多孔混凝土的抗冻性能由集料和胶结料的含量及冻融特性共同决定, 图4所示冻融前后试件外观亦可证实这点。
4 结语
1) 未掺机制砂或聚合物的多孔基准混凝土讲, 碎石多孔混凝土的抗冻性优于砾石多孔混凝土的抗冻性, 即混凝其抗冻性取决于混凝土中最大组分—集料的抗冻性。
2) 掺入机制砂或聚合物的砾石多孔混凝土, 其抗冻性均比未掺任何外加剂的多孔基准混凝土要好, 其抗冻性是胶结料和集料的抗冻性共同作用的结果。
3) 胶结料含量的不足会直接影响胶结料抗冻性, 从而影响到混凝土的抗冻性。聚合物改性多孔混凝土中, 必须有适当含量的胶结料, 才能确保多孔混凝土具有良好的抗冻性能。
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混凝土冻融机理研究 篇4
严寒地区的混凝土工程,尤其是处于冻融环境下的混凝土结构,由于混凝土冻融破坏造成结构内部不同程度的损伤,较大程度上影响了混凝土结构的使用寿命及安全。 许多混凝土结构因冻融破坏而提前失效,未能达到预期的设计使用年限,从而造成了无法估量的经济损失。 因此,对混凝土结构物抗冻融性能的分析和研究具有较大的经济意义和现实意义。
目前,国内外研究人员对混凝土冻融循环后试件的抗冻性能以及结构的寿命预测相关研究比较集中[1,2,3,4,5],但对纤维混凝土冻融损伤的规律和模型研究尚少。 因此,本文通过两种纤维混凝土进行了快速冻融循环试验,同时结合损伤理论,分析了纤维混凝土冻融损伤破坏的机理,建立了相应的纤维混凝土冻融损伤模型,研究成果可对冻融循环作用下混凝土的损伤程度进行预测和评估。
1 试验方案
1.1 原材料及配合比
本试验纤维混凝土的设计强度等级为C30。
水泥:P·O 32.5级普通硅酸盐水泥。
细骨料:级配良好的中砂,细度模数为3.0,含泥量小于2%。
粗骨料:天然碎石,粒径5~20mm。
外加剂:FDN-2型高效减水剂。
钢纤维:武汉某公司生产的多锚点钢纤维。
聚丙烯纤维:美国产杜拉纤维。
本试验所用二种纤维的主要性能参数见表1;C30 纤维混凝土配合比见表2。
1.2 试件的制备
本试验采用强制式搅拌机,纤维混凝土的拌制工艺流程为:依次加入砂、石、水泥,干拌约30s,再加入钢纤维或聚丙烯纤维干拌30s, 然后倒90%的水湿拌30s, 最后加入减水剂和剩余的10%的水再次湿拌1~2min。
kg/m3
将搅拌好的混合料装入钢模,然后把模具放在振动台上振捣1min左右, 直到试件的表面有浮浆时停止振捣。 将试件养护24h左右后拆掉模板,拆模之后放入养护室进行养护,养护温度(20±2)℃,相对湿度95%以上。
1.3 冻融试验
根据GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的快冻法,在TDRF-1AF型混凝土快速冻融试验机上进行试验, 试件采用100mm×100mm×400mm的棱柱体,根据不同比例的纤维掺量分成三组,每组3 个试件。 进行快速冻融试验之前应把试件放入水中浸泡,冻融试验时试件均应处在饱和水状态,同时,其中心温度应控制在(-19±2)℃和(6±2)℃,每次冻融循环的时间为2~4h。 试件在冻融循环前测定其质量和动弹性模量的初始值。 每冻融循环25 次再测各试件的质量以及动弹性模量,同时观察并记录对应冻融次数试件的损伤情况。
2 试验现象及结果分析
将三组试件按照相应的标准要求进行200 次冻融循环试验,试验测得的各组质量损失率和动弹性模量数据见表3。
在冻融循环作用下,混凝土本身的一些特性就会发生改变。 试验中观察到试件相继出现表面剥落以及开裂等现象。
从表3 可以看出,在冻融循环初期,试件的质量损失率很低,甚至出现混凝土质量损失率为负值的现象。 这是由于刚开始冻融循环时,混凝土试件内部有一些微裂缝, 随着冻融循环作用的不断破坏,这些初期形成的微裂缝便会逐渐扩展,同时,试件在水中不断吸水并且达到饱和状态,其增加的质量超过了试件因冻融循环作用剥落的表层混凝土的质量。
从总体来看,随着冻融次数的增加,试件的质量损失率都随之增加。 随着循环次数的增加,试件的冻融损伤不断累积,可以利用动弹性模量定义损伤度D来描述混凝土试件内部的损伤劣化程度,见式(1)。
式中:Ed′ 、Ed分别表示冻融循环后试件的动弹性模量和未冻融试件的动弹性模量。
利用试验测得的动弹性模量值描绘出混凝土冻融损伤度和冻融循环次数的关系曲线,如图1 所示。 从图1 可以看出,随着冻融循环的次数增加,各组混凝土试件的损伤程度变化趋势都是不断变大,但普通混凝土的冻融损伤度为最大,两组掺入纤维的试验组,其冻融损伤程度均小于普通素混凝土试验组。
由图1 还可以看到,第三组PF(聚丙烯纤维体积掺量为0.1%)的曲线一直位于其余两组曲线的下方,说明在相同冻融循环次数下,该组混凝土的冻融损伤度最小。 也就是说,在本次试验中,掺加聚丙烯纤维的混凝土抗冻融性能最优。
3 纤维混凝土冻融损伤机理分析
纤维混凝土的冻融损伤可以看成是一种低周期的疲劳损伤[6], 国内外目前比较有代表性的冻融损伤破坏机理有:静水压理论、渗透理论、水的离析成层理论、充水系数理论、孔结构理论以及临界饱水值理论等六大理论[7]。
混凝土的冻融损伤破坏实际上是处于饱和水状态的混凝土在正负温度循环作用下的物理过程。此过程中,混凝土内部产生的复杂应力导致结构最终的破坏。 温度下降时混凝土体积微元加载,当温度下降至最低时应力最大;温度上升时混凝土体积微元进行卸载,温度上升至最高时应力最小。 实际上在混凝土试验前, 已存在大量的初始微裂缝,冻融循环过程就是对混凝土结构反复地加载、 卸载,使这些初始微裂缝不断扩展,一些裂缝扩展到相互连通成为不稳定的裂缝;同时,结构内部的体积微元解体,最终导致混凝土破坏。 当掺入钢纤维或聚丙烯纤维后,虽然纤维掺量不高,但纤维处于乱向分布状态,纤维与浆体相互黏结在一起,能起到较好的约束作用,使得混凝土结构变得密实,有效抑制了初始微裂缝的扩展和新裂缝的形成。
聚丙烯纤维在混凝土中能起到引气剂作用[8],增加了混凝土的含气量, 减少了不利的大孔数量,改善了混凝土的孔隙结构,从而减小了冻融时的冻胀压力,提高了混凝土的抗冻融性。
4 基于动弹性模量衰减的纤维混凝土冻融损伤模型研究
根据文献[9-11]的研究,对表3 的试验数据进行拟合,建立了二次多项式型的纤维混凝土冻融损伤模型:E=a N2+b N+c(N为冻融循环次数)和指数型的纤维混凝土冻融损伤模型:E=aeb N(N为冻融循环次数)。
4.1 二次多项式型
式(2)、式(3)、式(4)依次为普通素混凝土、聚丙烯纤维混凝土以及钢纤维混凝土的二次多项式型混凝土冻融损伤模型,采用二次多项式对三组试验得出的数据结果进行拟合, 得到决定系数分别为:0.986、0.986、0.991。
4.2 指数型
式(5)、式(6)、式(7)依次为指数型普通素混凝土、聚丙烯纤维混凝土以及钢纤维混凝土的冻融损伤模型, 利用指数函数拟合得到各决定系数分别为:0.959、0.965、0.960。
图2、 图3 和图4 分别为二次多项式模型和指数函数模型的实际值和拟合值的对比图。 对比分析两种模型得出的决定系数可以明显看出:以二次多项式建立的混凝土冻融衰减模型的拟合精度高于指数函数建立的混凝土冻融损伤模型。 并且二次多项式建立的冻融损伤模型的精度均在0.985 以上,可以较好地预测不同种类纤维混凝土的冻融损伤程度。
5 结论
(1) 各试验组试件在冻融循环作用下, 混凝土试件的损伤不断地累积。 从总体上来看,随着冻融循环的次数增加,各组混凝土试件的质量损失率均不断增大,相对动弹性模量不断减小,冻融损伤度不断增大。
(2) 根据损伤度的定义判断混凝土抗冻融性,在相同的冻融循环次数下,掺加了钢纤维的混凝土抗冻融性优于普通混凝土,而掺入聚丙烯纤维的混凝土抗冻性优于钢纤维混凝土。
(3) 根据试验结果分析进行拟合, 以二次多项式建立的冻融损伤模型的精度明显高于指数函数建立的冻融损伤模型,且决定系数均高于0.985,即以二次多项式建立的冻融损伤模型能较好地反映纤维混凝土的损伤规律。
参考文献
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混凝土冻融机理研究 篇5
沥青混凝土的冻融循环是北方寒冷地区路面必需经历的。在冻融循环时, 对路面的破坏主要来自于两个方面。一方面, 在温度较高的时候, 面层的温度和内部的温度基本相同, 而在温度降低时面层的温度会明显比内部的温度要低, 这就会使路面内部产生温度应力, 当这些应力积累, 大于路面所能承受的最大应力时, 就会导致路面开裂。另一方面, 沥青混凝土中的水分在凝固时会产生很大的体积膨胀, 当沥青混凝土内部的孔隙小于这些膨胀的体积时, 就会使路面产生劈裂破坏。
1 试 验
1.1 原材料性能
1) 沥青
沥青采用壳牌70#重交道路石油沥青, 其基本性能为:针入度 (25 ℃, 100 g, 5 s) 67;延度 (5 cm/min, 15 ℃) >120 cm;软化点48.1 ℃;闪点 (COC) 345 ℃。
2) 集料
集料采用优质京山玄武岩。其主要技术性能为表观密度2.983 g/cm3, 吸水率0.4%, 压碎值10.5%, 洛杉矶磨耗值9.2%;针片状含量13.3%, 与沥青粘附性等级5级。
3) 矿粉和添加剂
矿粉采用优质石灰岩磨制石粉, 其基本性能为:表观密度2.714 g/cm3;亲水系数0.8。添加剂采用消石灰, 其基本性能为:有效钙加氧化镁含量63%;表观密度2.281 g/cm3, 含水量1.9%。矿粉和添加剂的其它性能均符合技术规范要求。
4) 试验级配
采用AC-13C型混合料级配, 最佳油石比5.1%, 试验用合成级配通过率如表1所示。
1.2 试验设计
1) 三点弯曲试验
按照 (JTJ052-2011) 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0728试验方法, 进行三点弯曲实验。先按照 (JTJ052-2011) 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0703试验方法由轮碾成型板块试件, 放置2 d后用切割机把每块板块试件切割成6根250 mm×30 mm×35 mm棱柱体试件。一共成型4块板块试件, 每6根小梁为1组, 4组分别为未冻融试件 (空白试件) 、冻融1次试件、冻融2次试件、冻融3次试件。
小梁试件在清水中洗净, 将6根试样放在玻璃板上, 在20 ℃水浴中浸泡0.5 h左右, 然后装入塑料袋, 加入10 mL左右的清水, 放入-18 ℃冰箱里面冷冻18 h, 然后取出试件, 连同玻璃板一起放入60 ℃水浴里面恒温6 h, 此为一次冻融循环。第2、3、4组试件分别进行上述过程1、2、3次。
三点弯曲试验在UTM-25万能试验机上进行, 温度设置为-10 ℃, 加载速率为50 mm/min。
2) 车辙试验
按照 (JTJ052-2011) 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0719试验方法, 进行车辙试验来评价沥青混凝土高温稳定性能。采用轮碾法成型标准车辙试验板, 试件尺寸为300 mm×300 mm×50 mm。一共成型3块标准车辙试验板, 每一块为1组, 3组分别为未冻融试件、冻融1次试件、冻融2次试件。
将试样放入20 ℃水箱里浸泡30 min, 用塑料袋将试样装好, 放入-18 ℃冰柜里冷冻18 h, 冷冻完成后, 从塑料袋把车辙板取出, 将试件置于大玻璃板上, 放入60 ℃恒温水浴里面恒温6 h, 此为车辙板的一次冻融循环。第2、3组试件分别进行上述过程1、2次。
将处理完成后的4组试样进行高温车辙试验, 试验温度为60±0.5 ℃, 试验时间为1 h, 轮压为0.7 MPa。每组试件都分别进行3次高温车辙试验。
2 结果与分析
2.1 低温抗冻性能
将冻融完成后的试样在室温下放置24 h, 然后在60 ℃烘箱里面烘干至恒重。然后将两组小梁试件进行三点弯曲试验。得到的试验结果经过处理, 其结果如图1所示。
从图1的结果可以看出, 随着冻融循环次数的增加, 其最大弯拉应变下降得越来越明显。最大弯拉应变的大小直接反应了其低温抗冻性能的好坏, 从实验的结果来看最大弯拉应变和冻融次数有比较好的关联性。也就是说, 随着冻融次数的增加, 沥青混凝土的低温抗冻性能不断降低。
因为沥青混凝土是一种多孔材料, 在冻融循环实验时, 水会充满其中的空隙, 而零下温度时, 水会凝固, 其体积会膨胀, 这对沥青混凝土的结构有损伤。随着冻融循环次数的增加, 沥青混凝土的损伤会逐渐增加, 这就会导致沥青混凝土的低温抗冻性能降低。
2.2 高温稳定性能
沥青混凝土的高温性能一般是指沥青混凝土在高温荷载下抵抗永久变形能力。
将3组车辙试样在冻融循环完成后在室温下放置3 d, 然后在60 ℃的烘箱内烘干至恒重, 然后将试样进行高温车辙试验。试验所得的数据按照式 (1) 和式 (2) 处理后得到动稳定度和相对变形的结果如图2和图3 所示。
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式中, DS为沥青混合料的动稳定度, 次/mm;d1为对应于时间t1的变形量, mm;d2为对应于时间t2的变形量, mm;δ为车辙试件的相对变形;ΔL为1 h内车辙试件的变形量, mm;L为车辙试件的原有总厚度, mm。
虽然动稳定度是测定沥青混凝土的高温稳定性能的一般方法, 但是为了更好的评价沥青混凝土的高温稳定性能, 从而引入相对变形来辅助评价沥青混凝土的高温稳定性能。从图2的结果来看, 随着冻融次数的增加, 试件的动稳定度下降得越来越快, 这说明冻融循环能明显降低沥青混凝土的高温稳定性能。从图3的结果来看, 随着冻融次数的增加, 试件的相对变形越来越大, 这也更好的说明了冻融循环会明显降低沥青混凝土的高温稳定性能。
这是因为冻融循环会使沥青与集料之间的粘附性有所降低, 使得沥青混凝土的孔隙率增大, 从而使沥青混凝土的高温稳定性能降低。
3 结 语
a.冻融循环能降低沥青混凝土的低温抗冻性能, 冻融循环能降低沥青混凝土的抗弯强度和增加其弯曲劲度模量, 从而降低沥青混凝土的最大弯拉应变。
b.相对变形和动稳定度一起能更好的评价沥青混凝土的高温稳定性能, 能从不同的方面说明冻融循环对沥青混凝土的高温稳定性能的影响。
c.冻融循环能明显降低沥青混凝土高温稳定性能, 冻融循环能使沥青混凝土中的沥青和集料之间的粘附性降低, 使得沥青混凝土的孔隙率增大, 从而降低了沥青混凝土的高温抗车辙性能。
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混凝土冻融机理研究 篇6
我国的东北、华北和西北地区均属于季节性冰冻地区。在冬季,机场水泥混凝土道面受冻融循环作用,会产生冻融损坏,这不但对机场道面的使用性能影响很大,还会缩短其有效使用寿命。目前,提高混凝土抗冻性最普遍且有效的方法是在混凝土中掺入引气剂,使混凝土具有一定的含气量,以达到提高抗冻性的目的。但引气剂的掺入会降低混凝土的强度,有时甚至会使混凝土强度达不到设计要求。在混凝土掺入聚酯纤维[1,2,3,4],可以改善混凝土内部原生裂缝的形态,改善混凝土内部的应力分布,提高其抗拉强度,弥补由于引气剂掺入对混凝土强度造成的损失。
1 试验原材料和配合比
1.1 原材料
水泥:42.5R级硅酸盐水泥。
砂:中砂,细度模数为2.67,表观密度2630kg/m3,堆积密度1530kg/m3。
石:花岗岩碎石,表观密度2710kg/m3,堆积密度1610kg/m3,压碎指标11.2%(质量分数),分5～20mm和20～40mm两种级配进行混配。
聚酯纤维:技术指标如表1所示。
引气剂:松香热聚物类,各项技术指标符合规范要求。
1.2 配合比
按照GJB 1112A—2004《军用机场场道工程施工及验收规范》[5]要求,军用机场水泥混凝土道面的混凝土设计抗弯拉强度应大于5.0MPa,维勃稠度为15～20s,水灰比(水胶比)不大于0.46,水泥用量不小于300kg/m3。按照该要求,确定基准水泥混凝土的配合比如表2所示。由于聚酯纤维和引气剂的掺量都很少,可采用外掺法确定聚酯纤维和引气剂的掺量,即保持混凝土的配合比不变,按需要采用不同的聚酯纤维和引气剂掺量。
kg/m3
2 试验方法
冻融试验以聚酯纤维掺量和引气剂掺量为变化参数,共制作了160个尺寸为100mm×100mm×100mm和80个尺寸为100mm×100mm×400mm的试件,混凝土设计抗弯拉强度为5.0MPa,试件分组情况见表3。试件成型后放入标准养护室,养护龄期为28 d。
冻融循环试验按照GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》[6]中抗冻性能试验的快冻法进行,即循环历时2.0～4.0 h,降温历时1.0～2.5 h,升温历时1.0～1.5 h,在冷冻和融化过程中,试件中心最低和最高温度应分别控制在(-18±2)℃和(5±2)℃内。在任意时刻,试件中心温度不得高于7℃,且不低于-20℃。其它条件按GB/T50082—2009有关规定执行。试验以3个试件为一组。在养护龄期为24d时,将试件在(20±2)℃的水中浸泡4d,浸泡时水面应高出试件顶面20～30mm。在28d龄期时进行冻融试验。冻融循环结束后测试试件的抗压强度、劈裂强度及抗弯拉强度。对比试件则放在标准养护室,直至完成冻融循环后,与抗冻试件同时进行试验。
3 试验结果与分析
3.1 对混凝土抗压强度的影响
(1)纤维掺量对抗压强度的影响
图1和图2分别为不同引气剂掺量时,聚酯纤维掺量对混凝土试件抗压强度影响的试验结果。
从图1可以看出,冻融循环50次和100次时,随着聚酯纤维掺量的增加,试件的抗压强度出现最大值,说明纤维掺量具有最佳值。50次冻融循环时,抗压强度值的最大增幅为17.2%。当冻融循环次数为100次时,未掺加纤维试件的抗压强度有较大幅度的下降,达43.2%;而掺有聚酯纤维的试件,由于纤维的作用,试件的抗压强度下降较少,最大下降值为31.3%,且随着纤维掺量的增加,抗压强度的下降逐渐趋于平稳。
从图2可以看出,当引气剂掺量为0.02%时,当冻融循环次数一定时,随着聚酯纤维掺量的增加,试件的抗压强度出现最大值,说明纤维掺量具有最佳值。通过掺与不掺纤维混凝土试件的对比可知,仅在混凝土中掺入0.6kg/m3的聚酯纤维,即可使试件具有足够的抵抗50次和100次冻融循环作用的能力。
(2)引气剂掺量的影响
图3是引气剂掺量对混凝土试件抗压强度的影响。
由图3可知,当冻融循环次数一定时,随着引气剂掺量的增加,混凝土试件抗压强度增大的趋势并不明显。
3.2 对混凝土劈裂强度的影响
(1)聚酯纤维掺量对劈裂强度的影响
图4和图5分别为不同引气剂掺量时,不同聚酯纤维掺量对混凝土试件劈裂抗拉强度影响的试验结果。
从图4可以看出,冻融循环50次和100次时,随着聚酯纤维掺量的增加,试件的劈裂强度值呈现一个最大值,说明纤维掺量有最佳值。50次冻融循环时,劈裂强度最大增幅为18%。而当冻融循环次数为100次时,未掺加纤维试件的劈裂强度有较大幅度的下降,而掺加聚酯纤维试件的劈裂强度下降较平缓。
从图4还可以看出,当冻融循环次数一定时,随着聚酯纤维掺量的增加,试件的劈裂强度呈现逐渐增大并逐渐下降趋于稳定。50次冻融循环时,劈裂强度最大增幅为13%;100次冻融循环时,劈裂强度最大增幅为21%。由此说明,在引气剂掺量一定时,聚酯纤维和引气剂共同发挥作用,使试件冻融后的劈裂强度降低幅度变小。
从图5可以看出,引气剂掺量为0.02%时,当冻融循环次数一定时,随着聚酯纤维掺量的增加,试件的劈裂强度出现最大值,说明纤维掺量具有最佳值。
虽然随着聚酯纤维掺量的增加,劈裂强度并没有出现增加的趋势,但掺聚酯纤维试件的劈裂强度均大于不掺纤维混凝土试件的劈裂强度,说明在混凝土掺入聚酯纤维可以提高其冻融后的强度。这主要是因为聚酯纤维改善了混凝土的内在品质,减少了内部缺陷数量和原生裂隙尺度,提高了混凝土的抗拉极限应变和断裂能,使得冻融后的混凝土能保持较高的抗拉性能。随着聚酯纤维掺量的增加,纤维对混凝土的引气效果会产生影响,数千万根纤维会影响因引气剂所产生的气泡结构,使得混凝土的抗冻性能下降,强度也相应降低。
(2)引气剂掺量对劈裂强度的影响
图6为引气剂掺量对混凝土试件劈裂强度影响的试验结果。
从图6可以看出,当冻融循环次数一定时,聚酯纤维掺量为0.9kg/m3时,随着引气剂掺量的增加混凝土试件劈裂强度增大的趋势并不明显,甚至出现下降趋势。同样,对于引气剂掺量存在着最佳掺量。说明引气剂掺量的增大,使得混凝土的含气量增大,混凝土的有效断面减少,虽然能提高混凝土的抗冻融能力,但综合起来,混凝土试件的强度呈下降趋势。
3.3 对混凝土抗弯拉强度的影响
(1)聚酯纤维掺量对抗弯拉强度的影响
图7和图8为不同引气剂掺量下,冻融循环作用后,抗弯拉强度与聚酯纤维掺量关系的试验结果。
从图7和图8可以看出,当冻融循环50次后,掺有聚酯纤维试件的抗弯拉强度比未加聚酯纤维的试件略有增加。当冻融循环100次后,未掺加纤维试件的抗弯拉强度下降较大,而掺有聚酯纤维的试件随着聚酯纤维掺量的增加,试件的抗弯拉强度下降幅度较小。当冻融循环150次后,未掺加纤维试件的抗弯拉强度下降更大,而掺有聚酯纤维的试件随着聚酯纤维掺量的增加,试件的抗弯拉强度下降幅度较小。通过冻融循环50次和100次的对比可以发现,未掺加纤维的试件随着冻融循环次数的增加,其抗弯拉强度值急剧下降,而掺有纤维的试件随冻融循环次数的增加其抗弯拉强度下降较小。这种情况是由于纤维和引气剂在混凝土中的作用机理不尽相同而致。当冻融循环次数少时,聚酯纤维在混凝土中的阻裂作用不能充分地发挥出来,当达到一定的冻融循环次数时,聚酯纤维的阻裂作用可以得到充分的体现。
(2)引气剂掺量对抗弯拉强度的影响。
图9为纤维掺量为0.9kg/m3时,冻融循环作用后,抗弯拉强度与引气剂掺量的关系。
由图9可以看出,随着引气剂掺量的增加,试件的抗弯拉强度基本上保持不变,说明在本试验用引气剂掺量范围内,在混凝土所产生的含气量对混凝土抗弯拉强度的影响较小。但是,随着引气剂的掺量的增大,混凝土的含气量必然也相应增大。当含气量达到某个值时,混凝土的抗弯拉强度也会相应减少。
4 结语
军用机场水泥混凝土道面所采用的混凝土是以混凝土抗弯拉强度为标准进行配合比和道面结构设计的。在混凝土中掺入引气剂可以有效地提高混凝土的抗冻性,而聚酯纤维掺入到混凝土中可以改善混凝土的原始缺陷,提高混凝土的抗拉强度,弥补因引气剂掺入而导致的混凝土强度下降,引气剂和聚酯纤维共同作用可以达到提高混凝土抗冻性和强度的目的。试验表明,聚酯纤维和引气剂都具有最佳掺量,只要采用合适的聚酯纤维和引气剂掺量,就可能提高混凝土的抗冻性和强度,满足军用机场道面对混凝土抗冻性和强度的各项技术要求。
摘要：北方机场道面水泥混凝土对抗冻性和强度的要求较高,在引气混凝土中掺入聚酯纤维,可在满足混凝土抗冻性要求的同时,提高混凝土的强度。试验表明,聚酯纤维掺量存在着最佳含量。在该掺量下,可以有效地提高混凝土冻融后的抗压、劈裂和抗弯拉强度。
关键词：机场工程,水泥混凝土道面,聚酯纤维,冻融
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混凝土冻融机理研究 篇7
自2003年美国内布拉斯加州道路管理局设计完成了世界上首座导电混凝土融雪除冰的Roca Spur大桥后[1], Christopher Y.Tuan教授等人用5年时间, 基于该州条件进行了研究和观测[2], 成果受到世界各国关注, 此后多个国家开始了相关研究[3]。国内导电混凝土方面的研究起步较晚, 唐祖全教授等人以碳纤维作为导电相材料做了大量的研究工作[4], 大连理工大学[5]、武汉理工大学[6,7]以钢纤维石墨作为导电相材料进行了试验研究。但目前的试验多局限于常温或普通低温环境, 尚未见对极端超低温环境的系统试验。作为应用型材料, 导电混凝土必须能够在超低温环境下多次冻融循环融雪除冰且不出现明显的融冰效应下降。我国幅员辽阔, 南北约跨49°, 距离约5500km, 黑龙江部分地区冬季平均气温低至-30℃。因此, 在我国应用的导电混凝土必须能够满足极寒条件下的工作性能。
本文在大量室内升温试验的基础上, 完成了导电混凝土试件在-32℃超低温环境下的融冰试验, 对不同配比混凝土的除冰性能进行了比较, 同时进行了导电混凝土板的多次冻融循环试验。
1 试件制备
1.1 原材料
水泥为P·O 42.5级, 容重3000kg/m3, 3d抗压强度30.6MPa, 初凝时间135min。砂为中砂, 平均粒径0.25~0.5mm, 占总质量50%砂的粒径≤0.25mm。石为级配良好的12型碎石, 粒径10~20mm。减水剂为T120型超塑剂, 减水率≥14%, 氯离子含量≤0.03%。石墨的粒径4~10μm, 含碳量90%~99.9%。钢纤维的长度为 (30±1) mm, 等效直径0.8mm, 抗拉强度600MPa。
1.2 试件制备
制作了18个配比的试件, 其中钢纤维组分5组, 石墨组分5组, 钢纤维石墨混合组分13组。图1为所制试件的平面和立面尺寸, 采用40cm×30cm×5cm浇筑模板, 上下两层为普通混凝土, 中间为导电混凝土层。采用C40混凝土, 按国家标准设计配合比, 质量比例为水泥:砂:石子:水:减水剂=1.00:1.37:2.73:0.36:0.015。试件制备流程见图2, 分三层铺装, 上下两层为1cm厚普通混凝土, 中间为3cm厚导电层混凝土。三层中间均埋设了覫1@10钢丝电极网, 通过铜导线电极接出两端。
2 室内升温及超低温融冰试验
2.1 试验室升温试验
为了实现-32℃超低温条件下除冰, 试验测试了各配比试件在室内常温条件下的升温性能。选取具有代表性试件的升温性能数据列于表1。由表中数据可知, 组合配比试件单位时间升温度数比单组分配比要高, 2h内均可升温20℃, 初步判断三组组合配比试件的除冰性能更为良好。因此, 选用CS1、CS2和CS3完成超低温条件下的除冰试验。
2.2 超低温环境下除冰试验
融冰试验在可程式恒温恒湿试验仪内完成, 同时通过Datataker数据采集系统采集并记录试件表面温度变化数据, 以及使用FLUKE 345型钳形表采集并记录线路中电流数据。
首先制备32cm×25cm×6cm冰块, 再将冰块放在试件上, 为实现冰块与混凝土试件良好的接触, 采用了冰块自身融解水填充冰层和试件之间空隙的方法, 仪器开启前要求冰块融至5cm。检查数据采集仪器和除冰系统运行正常后开启可程式恒温恒湿试验仪降温, 试验在整块试件全部降温至-32℃后开始施加电压。试验发现, 导电混凝土试件电阻在超低温环境下有较大的升高, 以CS3为例, 常温下测得试件电阻值为14.12Ω, -32℃时升高到208.33Ω。为实现工程可用的快速除冰, 试验选择了100V电压施加至试件。图3为导电混凝土试件五个温度控制测点布置图, 试验控制试件的温度上限值为40℃, 下限值为20℃, 循环直至融冰完成。试验发现, 混凝土初次达到20℃即进入有效除冰状态, 升温时间取施加电压至有效除冰开始为止, 除冰时间取有效除冰至除冰试验停止。试验采取两组平行结束控制逻辑条件, 条件一:冰层融尽;条件二:自加电压起达到4.5h。
3 融冰试验结果及分析
3.1 试件融冰均匀性
多组试件除冰试验表明, 导电混凝土可实现均匀除冰, 以CS3试件为例, 其融冰性能良好, 整个试件除冰非常均匀。图4为对CS3试块施加电压除冰全过程中试件上五个控制测点的温度曲线。五个采集点得到的数据显示, 其最大差距为融冰倒数第500s至倒数300s范围内, 最大差值为中心点比左下点, 仅高10.1℃。CS3试件自开始施加电压至冰层基本融尽全过程为:冰层自开始读数46mm, 加电压起2h4min后进入有效除冰状态, 此后31min溶至读数28mm, 56min基本融尽, 读数14 mm。
3.2 不同配方融冰性能差异
CS1、CS2和CS3试件在室内低电压条件下升温性能良好, 在超低温环境下除冰性能具有较明显差异。图5为CS1、CS2和CS3试块融冰过程中五个温度控制点平均温度数据曲线。从图中曲线可以看出, 在钢纤维掺量相同的条件下, 导电混凝土的升温时间随石墨掺量的增大而减小, 除冰厚度随石墨掺量的增大而增大。三组试件自施加电压起至温度测点最高数据点达到20℃耗用时间、持续融冰时间及除冰厚度见表2。CS1融冰厚度为13mm, CS2融冰厚度为19mm, CS3基本可融尽32mm厚冰层。由表3可知, CS3试件所用的升温和除冰时间都较短, 除冰厚度另两组配比性能更好。
3.3 导电混凝土冻融循环试验结果分析
为验证导电混凝土超低温条件下的耐久性, 对CS3进行了五次冻融循环试验。图6为五次除冰过程中各测点温度平均值曲线, 表3为五次冻融循环除冰时间及除冰厚度汇总。由图6和表3可知, CS3试件五次冻融循环除冰试性能均较为良好, 随着冻融循环次数的增加性能有所提升, 第五次融冰持续耗时比第一次减少了1h6min。第四次和第五次冻融循环中自施加电压至进入有效除冰状态所消耗时间较前三次多了15min, 但持续除冰时间要少20min。
4 结论
(1) 2%钢纤维加石墨制备得到的试件升温性能更为良好, 低温除冰性能优越。
(2) 2%钢纤维加1.5%石墨制备的试件可以在施加电压3h后溶解试块上30mm厚冰层, 融冰过程均匀稳定, 除冰性能良好。
摘要：选用钢纤维和石墨作为导电混凝土导电相材料, 通过室内常温条件下升温试验测试比较各配方的导电性能, 选取导电性能优良的试块, 验证其在超低温-32℃条件下的融雪除冰性能。试验结果表明, 质量比例2%钢纤维加1.5%石墨所制备的导电混凝土试件融冰效果最好, 该试件经历五次超低温冻融循环仍保持良好的除冰性能, 能够长期用于超低温除冰。
关键词：导电混凝土,除冰性能,超低温环境
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