一种新拌混凝土抗冻性能评估方法与流程

本发明属于混凝土检测，具体涉及一种新拌混凝土抗冻性能评估方法。

背景技术：

1、在西部高寒地区的环境条件下，混凝土的抗冻性是最需要关注的耐久性指标。冻害是混凝土内部的水分在低温下冻结引起的，产生降低耐久性的内部应力，冻融反复持续，最终混凝土的材料和结构遭到破坏。可以通过使混凝土结构致密来提升抗冻耐久性，例如降低水灰比、引入均匀不连续的小气泡。引气是提升抗冻性应用最普遍的方法。在上世纪三十年代，研究人员首次发现了气泡对混凝土耐久性的影响，这是混凝土应用技术的一次革命。混凝土中的气泡有两类：一是生产过程中由于空气被截留无意引入，气泡大小和形状是随机的；二是通过技术手段人为引入的较小尺寸气泡，相对均匀地分布在浆体中。进一步研究发现有意引入的均匀小尺寸气泡能优化混凝土的孔结构，高效的孔系统对混凝土耐久性有显著的影响。混凝土气孔系统的主要参数包括总孔隙体积、孔隙尺寸及分布、比表面积和间距系数。间距系数可以反应孔隙周围存在毛细孔的可能性，而总表面积则反映了气孔与毛细孔连通的可能性。混凝土的抗冻性能很大程度上取决于气孔的大小和分布,因此常使用间距系数来评价混凝土的抗冻性，建议间距系数为小于200μm。对于新拌混凝土的气孔系统表征只能测量含气量，无法测量其他参数。含气量测量了混凝土内部总空气体积，无法区分无意引入的气泡和人为引入对抗冻性有利的理想气泡。

2、目前混凝土在前期试验中普遍通过高含气量以满足抗冻性能要求，各国规范中对抗冻性有要求混凝土的推荐含气量普遍在3.5％-7.0％。此举措在实践中存在两个问题，一方面新拌混凝土含气量对抗冻性只能定性评估，含气量值与抗冻水平相关性不理想，相同含气量下骨料、引气剂等材料种类与配比不同抗冻性能可能有较大差距；另一方面混凝土高含气量会引起强度显著衰减，混凝土抗冻要求较高时仍需通过硬化混凝土相关试验评估调整。问题的本质在于测量新拌混凝土含气量时无法区分无意引入的气泡和人为引入对抗冻性有利的理想气泡，同时混凝土引入的部分气泡并不稳定，新拌混凝土硬化之前在自然状态下不断有气泡上浮至表面破裂湮灭，含气量测试对这部分非稳态气泡考虑不足，也是现有测试方法与实际抗冻性有出入的一方面原因。特别是在高海拔地区，低气压环境使得气泡稳定存在的平衡气压降低，气泡的溢出、湮灭持续发生，为新拌混凝土的含气量测量增加了困难，对混凝土抗冻性能评估的准确性产生了显著的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种新拌混凝土抗冻性能评估方法。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、本发明提供了一种新拌混凝土抗冻性能评估方法，包括如下步骤：

4、步骤s1：润湿的含气量测试钵体，装入新拌混凝土，用振动台振实至表面翻浆，平整表面刮去多余混凝土，清洁钵体边缘和钵盖密封处后盖紧钵盖扣好固定夹，通过进水阀向腔室注水，至混凝土与钵盖间的空间被充分填充；

5、步骤s2：加压至100kpa，打开平衡阀使气室与容器气压平衡，记录平衡时气压，并计算第一次混凝土内含气量；

6、步骤s3：保持外界联通阀关闭，气室加压至400kpa，打开平衡阀使气室与容器气压平衡，记录第一次平衡时气压；

7、步骤s4：打开外界联通阀释放钵内压力，从进水阀加水至混凝土与钵盖间的空间被充分填充，并加压至400kpa，打开平衡阀使气室与容器气压平衡，记录第二次平衡时气压；

8、步骤s5：依据理想气体方程，由第一次平衡时气压和第二次平衡时气压数值之差计算获得第二次混凝土内含气量，并以第一次混凝土内含气量和第二次混凝土内含气量的差值作为评价混凝土抗冻性能指标。

9、进一步的，在步骤s3之前还包括如下步骤：

10、重复步骤s3、步骤s4，并分别设定加压至200kpa、300kpa，并按照步骤s5分别计算出加压200kpa、300kpa时混凝土内含气量差值。

11、对混凝土抗冻性能有关的毛细孔、凝胶孔含量应与两次压力表读数之差和含气量有关系。测量次数不一定是两次，可以多次不断提升气压，如100-200-300-400kpa。根据理想气体方程pv＝nrt，p是指理想气体的压强；v为理想气体的体积；n表示气体物质的量；t表示理想气体的热力学温度；r为理想气体常数，可知，气室加压与平衡时压强变化与气室内气体体积变化成反比，而气室气体体积增加量即通常方法中测得的混凝土内含气量。

12、首先本方法使用两次测量差值评估抗冻性，相对值规避了材料与配合比的影响；其次高压能够使混凝土内部可能形成凝胶孔、毛细孔的空间被充分测量，可以一定程度上反应混凝土间距系数，与抗冻性能相关性更强；此外加高压可以使对抗冻性没有贡献的不稳定临界气泡溢出，混凝土内部稳定的高质量气泡保留，因此第二次操作测得的气压绝对值高于第一次，“含气量”较第一次降低。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

14、本发明提供的新拌混凝土抗冻性能评估方法，通过升高容器气压能够使混凝土内部较小孔与骨料与胶凝材料可能形成凝胶孔的空间被充分测量，一定程度上反应混凝土气孔系统的间距系数，同时排除了对混凝土抗冻性能没有贡献的不稳定气泡，试验两次操作读数的差值则规避了材料与配合比与低气压气泡溢出、湮灭的影响，与硬化混凝土气孔系统间距系数有一定相关性，因此评估方法的试验结果与含气量相比可以更准确反应新拌混凝土硬化后的抗冻性能，尤其是高海拔地区新拌混凝土的抗冻性能。

技术特征：

1.一种高海拔地区新拌混凝土抗冻性能评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的新拌混凝土抗冻性能评估方法，其特征在于，在步骤s3之前还包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种高海拔地区新拌混凝土抗冻性能评估方法，通过进水阀向腔室注水，至混凝土与钵盖间的空间被充分填充。接下来用打气筒加压至100kPa，打开平衡阀使气室与容器气压平衡，记录平衡时气压，原有方法按照此平衡气压计算含气量；保持外界联通阀关闭，气室打气筒加压至400kPa，打开平衡阀使气室与容器气压平衡，记录平衡时气压；打开外界联通阀释放钵内压力，然后从进水阀加水至混凝土与钵盖间的空间被充分填充，用打气筒加压至400kPa，打开平衡阀使气室与容器气压平衡，记录第二次平衡时气压。

技术研发人员：戈雪良,曹学兴,段宇炜,赵欢,周湘,刘凯远,刘伟宝,范长选,王珩,杨虎,陆采荣,梅国兴,陆冬婷,张政男,蒋袁圆,刘紫玫,徐海燕
受保护的技术使用者：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19