寒冷地区道路混凝土渗透性与强度的关系★

张 玫 潘志忠 赵化启 李国晶

(佳木斯大学，黑龙江 佳木斯 154007)



寒冷地区道路混凝土渗透性与强度的关系★

张 玫 潘志忠 赵化启*李国晶

(佳木斯大学，黑龙江 佳木斯 154007)

通过试验，分析了寒冷地区不同水胶比的道路混凝土强度与渗透性的关系，指出普通混凝土的抗压强度与渗透性有较好的相关性，而掺加粉煤灰、硅灰及引气剂的混凝土强度与渗透性相关性较差。

道路混凝土，渗透性，抗压强度，抗折强度

0 引言

混凝土强度是进行混凝土结构设计和混凝土质量评定的重要指标，而混凝土的渗透性是混凝土最基本的性质之一，并且与混凝土的耐久性密切相关。人们普遍认为混凝土的强度越高，混凝土的渗透性越低，从而混凝土的耐久性也越好。近些年来，掺合料和外加剂在寒冷地区道路混凝土中广泛应用，使混凝土的内部结构发生了很大的变化。因此，研究寒冷地区掺加矿物掺合料和外加剂的道路混凝土的渗透性与其强度之间的关系具有一定的现实意义。

1 试验方案

1.1 混凝土配合比

本文设计了水胶比分别为0.48，0.44，0.40，0.36，0.32的五组掺加粉煤灰、硅灰和引气剂的路面用水泥混凝土及与其相对应的基准普通水泥混凝土，具体配合比见表1。

1.2 试验过程

混凝土抗压强度试件为100 mm×100 mm×100 mm立方体；混凝土抗折强度试件为100 mm×100 mm×400 mm长方体。分别测试每种配合比混凝土试件3 d，7 d，28 d，56 d龄期的抗压强度和抗折强度。

表1 混凝土配合比 kg/m3

混凝土渗透性试验的试件尺寸为φ100×50 mm。将其进行侧面密封，然后将饱水后的试件密封安装在实验装置的试件固定体中，以保证溶液只能通过试件底面渗入混凝土中。将实验装置中的阳极和阴极腔体分别安装在试件固定体的两端并加以固定，分别向阴极腔体和阳极腔体中注入3%NaCl溶液和0.3MNaOH溶液，接通电源及测试系统的正负极，打开测试软件，测量6 h内通过试件的电流，并计算通过的电量。

2 试验结果与讨论

2.1 混凝土抗压强度与渗透性

图1和图2中的P系列和FS系列分别表示五组不同水胶比的普通水泥混凝土和掺加粉煤灰、硅灰及引气剂的路面混凝土配合比系列。从图1和图2可以看出，P系列混凝土的抗压强度与渗透性之间有较好的相关性，28 d和56 d龄期混凝土的相关系数分别为0.931 9和0.871 5，即混凝土强度越高，其渗透性越低。主要原因是随着龄期的增长及水泥水化程度的提高，混凝土内水化产物不断填充混凝土内部的孔隙使混凝土更加密实，因而混凝土强度提高，同时由于混凝土内部孔隙率降低，水泥水化产物堵塞了混凝土的渗透路径，使混凝土渗透性降低。而FS系列混凝土的抗压强度与渗透性之间的相关性较差一些，28 d和56 d龄期混凝土的相关系数分别为0.785 5和0.668 5。其主要是因为粉煤灰、硅灰及引气剂对混凝土抗压强度及渗透性的影响程度不同所致。混凝土的抗压强度在很大程度上受总孔隙率的控制，与孔隙的尺寸及特征关联性不大。而混凝土的渗透性不仅与孔隙率有关，还与孔隙之间的连通状况及孔隙的曲折度有很大关系。混凝土中掺入粉煤灰和硅灰以后，其活性组分与水泥的水化产物Ca(OH)2发生二次水化后生成的水化产物进一步填充了混凝土内的孔隙，改善了水泥浆体及水泥浆体与骨料界面的孔结构，另外，引气剂引入微小的封闭气孔切断了孔隙之间的连通，增加了孔隙的曲折度。而且，随着龄期的增长，这些作用也会一直持续下去。因此，从试验结果中还可以看出，不论是P系列还是FS系列混凝土中28 d龄期的混凝土抗压强度与渗透性的相关系数要大于56 d龄期的相关系数。这说明随着龄期的增长，混凝土抗压强度与渗透性的相关性降低。

图3反映了所有混凝土抗压强度与渗透性之间的关系，其相关系数只有0.472 7。这说明不同类型的混凝土，其抗压强度与渗透性之间已无规律可寻，抗压强度不能反映其抗渗性，抗压强度较高的混凝土不一定具有较高的抗渗性。

2.2 混凝土抗折强度与渗透性

图4和图5分别显示了P系列和FS系列混凝土抗折强度与通过电量的关系。其中，P系列混凝土的28 d和56 d龄期抗折强度与渗透性之间的相关系数分别为0.460 5和0.479 1，而FS系列混凝土的28 d和56 d龄期抗折强度与渗透性之间的相关系数分别为0.525 3和0.481 7。可见，混凝土抗折强度与渗透性的相关性很差，两者没有必然的联系，与图1和图2比较可知，混凝土抗压强度与渗透性的相关性明显优于抗折强度与渗透性的相关性，这是由于混凝土的初始缺陷、裂纹等对抗折强度的影响比对抗压强度的影响更大。另外，粉煤灰和硅灰等掺合料对混凝土抗折强度的影响也明显大于对抗压强度的影响，即掺加掺合料的高性能混凝土后期抗弯拉强度增长幅度大于相对应配合比的抗压强度增长幅度。图6显示了所有混凝土抗折强度与渗透性的关系，其相关系数为0.559 8，两者线性相关性很差。

3 结语

1)普通混凝土的渗透性与抗压强度相关性较好，而掺粉煤灰、硅灰及引气剂混凝土的抗压强度与渗透性之间的相关性较差一些。随着龄期的增长，混凝土抗压强度与渗透性的相关性降低。掺矿物掺合料混凝土的抗压强度不能反映其渗透性的好坏，两者不能相互评价。

2)不论是普通混凝土还是掺粉煤灰、硅灰及引气剂混凝土，其抗渗性与抗折强度之间相关性很低，混凝土的初始缺陷、裂纹等对抗折强度的影响比对抗压强度的影响更大。混凝土抗折强度不能反映其渗透性的好坏，两者之间没有必然的联系。

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Relation between the permeability and strength of cold region pavement concrete★

Zhang Mei Pan Zhizhong Zhao Huaqi* Li Guojing

(JiamusiUniversity,Jiamusi154007,China)

Through tests, correlation analysis of strength and permeability of cold region pavement concrete with differentW/B, put forward the compressive strength and permeability of ordinary concrete has good correlation, and for the concrete mixed with fly ash, silica fume and air-entraining agent, the linear correlation is not as good.

pavement concrete, permeability, compressive strength, flexural strength

1009-6825(2016)24-0117-03

2016-06-02★：国家自然科学基金项目(面上)资助(项目编号：51278227)

张 玫(1967- )，女，副教授; 潘志忠(1968- )，男，高级经济师

赵化启

TU528

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