寒区混凝土配合比设计与性能调控研究

摘要

【目的】解决寒区混凝土在服役过程中面临的冻害与自收缩开裂问题。【方法】基于“储水-释压-阻裂”协同机制，设计高吸水性聚合物（super absorbent polymer, SAP）、膨胀剂与引气剂三元复合改性体系，研究其对混凝土抗冻性、抗裂性及力学性能的调控机制，并确定最优配合比。以P·O 42.5水泥为基材，设计了7组不同配合比的混凝土试样（含基准组C及6组改性组），通过含水率测定、表观孔隙率测试、非接触法短期收缩测量、比长仪测收缩（长期）、抗压强度试验以及冻融循环试验（含超声波速及动弹性模量测定），系统地评价了改性体系性能。其中，将SAP预处理至18倍预膨胀状态，膨胀剂选用硫铝酸钙型，引气剂采用α-烯基磺酸钠。【结果】与基准组相比，三元复合组（C+18SAP+A+P）的表观孔隙率提升了10%，短期收缩减少了35%、长期收缩减少了60%，在经历300次冻融循环后，该组试样的质量损失、波速损失、弹性模量损失分别降低了40%、70%、50%。尽管其抗压强度下降15%，但降幅低于单掺SAP组的降幅（22%），这是因为膨胀剂生成的钙矾石能够有效地补偿孔隙缺陷。【结论】通过“储水-释压-阻裂”协同机制，由SAP（占胶凝材料质量的0.3%）、膨胀剂（占胶凝材料质量的3%）、引气剂（占胶凝材料质量的0.02%）组成的三元体系可同步优化混凝土的抗冻性与抗裂性，适用于寒区隧道衬砌、水工结构等工程。

关键词

寒区混凝土 / 配合比设计 / 性能调控 / 缺陷补偿 / “储水-释压-阻裂”协同机制