凍融破壞是混凝土耐久性的重要病害之一，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。本試驗(yàn)研究了C50高強(qiáng)度混凝土抗凍性能隨纖維索纖維摻量的變化規(guī)律，探討了纖維素纖維改善混凝土抗凍性能的機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明：摻加纖維素纖維可以明顯改善混凝土的抗凍性能，隨著凍融次數(shù)的增加．纖維的作用愈加明顯；300次凍融循環(huán)后。素混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量降為42．46％，而纖維混凝土試件UI、U2、U3和U4的相對(duì)動(dòng)彈性模量分別為68．21％、67．42％，68．32％和70．17％。纖維摻量為0．9～1．5 kg／m3時(shí)，纖維素纖維混凝土抗凍標(biāo)號(hào)均大于D300。對(duì)于抗凍指標(biāo)要求高的地區(qū)和結(jié)構(gòu)，選用纖維摻量1．3 kg／m3比較經(jīng)濟(jì)合理。

    凍融破壞是指水工建筑物已硬化的混凝土在浸水飽和或潮濕狀況下，由于溫度正負(fù)交替變化(氣溫或水位升降)，使混凝土內(nèi)部孔隙水形成凍結(jié)膨脹壓、滲透壓及水中鹽類(lèi)的結(jié)晶壓等，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，造成混凝土由表及里逐漸剝落的一種破壞現(xiàn)象。地處寒冷地區(qū)的水電站、鐵路橋涵、交通部門(mén)的混凝土路面，橋梁以及市政丁程結(jié)構(gòu)中的混凝土，都受到凍融破環(huán)。在路面的各種凍融病害中，表面剝蝕和混凝土裂紋是最普遍的，嚴(yán)重影響道路的使用壽命和行車(chē)的舒服度；橋梁的主要病害有，混凝土的表面開(kāi)裂，砂漿的剝蝕與粗骨料外露，以及鋼筋外露、銹蝕；公路隧道滲漏水，會(huì)造成襯砌開(kāi)裂、變形乃至破壞。北方地區(qū)經(jīng)常在路面上采用灑除冰鹽的方法，使冰雪自動(dòng)融化。但是，各類(lèi)除冰鹽都會(huì)引起水泥混凝土路面的嚴(yán)重剝蝕，氯鹽還會(huì)引起鋼筋銹蝕，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失和維修費(fèi)用猛增。因此，如何提高混凝土的抗凍性成為亟需解決的問(wèn)題。UF500纖維素纖維是美國(guó)生產(chǎn)的新一代高性能纖維素纖維。目前關(guān)于合成纖維、鋼纖維[1．53混凝土抗凍性能的研究較多，但關(guān)于纖維素纖維混凝土抗凍的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本文試驗(yàn)研究了纖維素纖維混凝土的抗凍性能，分析了纖維摻量對(duì)混凝土抗凍性能的影響規(guī)律，探討了纖維素纖維改善混凝土抗凍性能的機(jī)理。本文研究成果已在放水河渡槽中得到了成功應(yīng)用。

按照水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行抗凍試驗(yàn)。

(1)將已浸水的試件擦去表面水分后，稱(chēng)初始質(zhì)量。

(2)測(cè)量試件的初始自振頻率，作為評(píng)定抗凍性的起始值。同時(shí)做必要的外觀描述或照相。

(3)隨即將試件裝入試件盒中，按凍融介質(zhì)要求，注入淡水，水面應(yīng)浸沒(méi)試件頂面20 Inm。

(4)每?jī)鋈谘h(huán)25次對(duì)試件檢測(cè)一次。測(cè)試時(shí)，小心將試件從盒中取出，沖洗干凈，擦去表面水分，測(cè)定自振頻率和稱(chēng)質(zhì)量，做必要的外觀描述或照相。每次測(cè)試完畢后，應(yīng)將試件掉頭，重新裝入試件盒，注入淡水，繼續(xù)試驗(yàn)。在測(cè)試過(guò)程中，為防止試件失水，待測(cè)試件用濕布覆蓋。

(5)凍融至預(yù)定的循環(huán)次數(shù)，停止試驗(yàn)，將試件取出。

   試件在凍融循環(huán)過(guò)程中，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，在試件的表面出現(xiàn)了孔洞，且孔徑逐漸變大，直至在試件表面出現(xiàn)裂縫，試件破壞。未進(jìn)行凍融循環(huán)的混凝土試件表面光滑，無(wú)孔洞。進(jìn)行了25次凍融循環(huán)后素混凝土和纖維素纖維混凝土試件表面都出現(xiàn)了小孔，小孔洞主要分布在試件的表面，原因可能是試件本身表面存在的缺陷，以及表面水泥漿中的氣孔。這些氣孔在吸水后結(jié)冰膨脹，表面硬化水泥漿體在膨脹壓力下剝落。因此，混凝土試件表面出現(xiàn)了孔洞，但主要是單個(gè)的孔洞。且孔洞的直徑較大。比較素混凝土和纖維混凝土試件表面的孔洞，發(fā)現(xiàn)它們孔洞直徑、個(gè)數(shù)無(wú)明顯差別，甚至個(gè)別纖維混凝土試件表面孔洞比素混凝土還嚴(yán)重?？梢?jiàn)初期凍融破壞，試件澆筑質(zhì)量、初始缺陷有較大影響，而纖維作用不明顯。

    300次凍融循環(huán)后素混凝土試件全部損傷嚴(yán)重，試件表面和側(cè)面都出現(xiàn)了寬度較大的裂縫，個(gè)別素混凝土試件甚至出現(xiàn)了大面積的剝落，試件強(qiáng)度和密實(shí)度明顯下降；纖維摻量為0．9 kg／m3的U1試件在表面出現(xiàn)了一條橫向貫通裂縫和縱向裂縫，且有連通的趨勢(shì)；纖維摻量為1．1 kg／m3的U2在試件原有坑的周?chē)鞒霈F(xiàn)一條縱向和橫向裂縫，且裂縫開(kāi)展較大，個(gè)別部位有脫落的趨勢(shì)l纖維摻量為1．3 kg／m3、1．5 kg／m3的U3、U4試件存在微裂縫。

    在凍融循環(huán)過(guò)程中測(cè)定混凝土動(dòng)彈模量試驗(yàn)可以反映試件內(nèi)部的凍融損傷情況。凍融循環(huán)后實(shí)際測(cè)得的動(dòng)彈模量與初始動(dòng)彈模量的比值百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為相對(duì)動(dòng)彈模量。

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