工程科学学报，第44卷，第X期 表5混凝土的冲击倾向性指标 (a) b Table 5 Bursting liability indexes of concrete Group Brittleness Dynamic failure time,Impact energy Tp/ms index,KE C50 Standard 19.6 480 1.78 C50-5/60℃ 20.2 410 2.06 C50-5/70℃ 20m 21.2 380 2.32 620um C70 Standard 21.9 170 5.81 (c) C70-5/60℃ 22.8 140 6.32 C70-5/70℃ 23.5 120 6.55 大，经过-5/70℃温差后，脆性系数增加了8.2%，动 态破坏时间减小20.8%，冲击能量指数增加30.3%， 20m 20μm 冲击倾向性指数增加幅度较大.而对于C70混凝 图5C50混凝土的扫描电镜图片.(a)冷端：(b)热端；(c)中温：(d) 土，冲击倾向性原本就较高，经过-5/70℃环境后， 标准养护 冲击倾向性进一步增大，发生破坏的概率也随之 Fig.5 SEM images of C50 concrete:(a)cold side;(b)hot side;(c) 变大.混凝土在收到冷热环境作用后，脆性明显增 medium temperature;(d)standard curing 加，混凝土内部积攒的变形能在达到混凝土应力 (a) 峰值后急剧释放，造成混凝土冲击倾向性增大.冻 结法井壁施工，尤其应该注意混凝土冲击倾向性 的测试和检测，应选用低冲击倾向性的混凝土材 料，减小冲击破坏的发生 2.5混凝土的微观形貌 20m 20m 选择冷端-5℃热端60℃的模拟试验进行扫 描电镜，研究冻结法环境对混凝土微观形貌的影 (c) (d) 响.每块试块选取高温、中温、低温3个位置进行 取样，与标准养护条件下的对比试块进行分析 C50试验试块的3个位置和标准养护条件下 对比试块的电镜扫描图片如图5所示.从图5(a) 可以看出，处在冷端的C50混凝土结构比较疏松， 20m 20m 可以看到有未水化的成分比较多.而图5(b)中试 图6C70混凝土的扫描电镜图片.(a)冷端：(b)热端：(c)中温：(d)标 验试块热端比较致密，未在图片中看到明显的孔 准养护 Fig.6 SEM image of C70 concrete:(a)cold side;(b)hot side;(c) 隙.而从图5(c)和5(d)可以看出，处于试验试块 medium temperature:(d)standard curing 中部温度位置的内部结构和标准养护条件下比较 相似，内部结构的疏密程度介于高温端和低温端 填充混凝土内部的较小孔隙，所以混凝土结构致 之间 密，但是温度仍旧会对混凝土的内部生成物质和 C70试验试块的3个位置和标准养护条件下 微观结构产生影响，使之产生随温度变化表现的 试样的电镜扫描图片如下图6所示.从图6(a)可 宏观性能差异性 以看出，存在多处球形颗粒，为未反应的粉煤灰颗 试验混凝土试块处于冷端-5℃、热端60℃ 粒，而在图6(b),6(c)和6(d)中，球形颗粒较少或 的模拟冻结环境下，胶凝物质发生水化反应，不同 基本看不见.粉煤灰的水化反应较水泥中的成分 温度下水化反应速率不同，温度越高，水化反应越 的水化反应晚，低温抑制了混凝土中胶凝材料的 快.水化产物数量的不同，会使混凝土的内部构造 水化反应进程.对比图5的扫描电镜图片，混凝土 不同，从而影响混凝土的性能.混凝土热端处在 的结构较密实，因为C70等级的混凝土胶凝材料 60℃的高温下，水化反应速度快，水化反应进程 用料比较多，水化产物较多，加上引入硅灰，可以 相对于低温端和标准养护条件下较快，尤其是对大，经过−5/70 ℃ 温差后，脆性系数增加了 8.2%，动 态破坏时间减小 20.8%，冲击能量指数增加 30.3%， 冲击倾向性指数增加幅度较大. 而对于 C70 混凝 土，冲击倾向性原本就较高，经过−5/70 ℃ 环境后， 冲击倾向性进一步增大，发生破坏的概率也随之 变大. 混凝土在收到冷热环境作用后，脆性明显增 加，混凝土内部积攒的变形能在达到混凝土应力 峰值后急剧释放，造成混凝土冲击倾向性增大. 冻 结法井壁施工，尤其应该注意混凝土冲击倾向性 的测试和检测，应选用低冲击倾向性的混凝土材 料，减小冲击破坏的发生. 2.5    混凝土的微观形貌 选择冷端−5 ℃ 热端 60 ℃ 的模拟试验进行扫 描电镜，研究冻结法环境对混凝土微观形貌的影 响. 每块试块选取高温、中温、低温 3 个位置进行 取样，与标准养护条件下的对比试块进行分析. C50 试验试块的 3 个位置和标准养护条件下 对比试块的电镜扫描图片如图 5 所示. 从图 5（a） 可以看出，处在冷端的 C50 混凝土结构比较疏松， 可以看到有未水化的成分比较多. 而图 5（b）中试 验试块热端比较致密，未在图片中看到明显的孔 隙. 而从图 5（c）和 5（d）可以看出，处于试验试块 中部温度位置的内部结构和标准养护条件下比较 相似，内部结构的疏密程度介于高温端和低温端 之间. C70 试验试块的 3 个位置和标准养护条件下 试样的电镜扫描图片如下图 6 所示. 从图 6（a）可 以看出，存在多处球形颗粒，为未反应的粉煤灰颗 粒，而在图 6（b），6（c）和 6（d）中，球形颗粒较少或 基本看不见. 粉煤灰的水化反应较水泥中的成分 的水化反应晚，低温抑制了混凝土中胶凝材料的 水化反应进程. 对比图 5 的扫描电镜图片，混凝土 的结构较密实，因为 C70 等级的混凝土胶凝材料 用料比较多，水化产物较多，加上引入硅灰，可以 填充混凝土内部的较小孔隙，所以混凝土结构致 密，但是温度仍旧会对混凝土的内部生成物质和 微观结构产生影响，使之产生随温度变化表现的 宏观性能差异性. 试验混凝土试块处于冷端−5 ℃、热端 60 ℃ 的模拟冻结环境下，胶凝物质发生水化反应，不同 温度下水化反应速率不同，温度越高，水化反应越 快. 水化产物数量的不同，会使混凝土的内部构造 不同，从而影响混凝土的性能. 混凝土热端处在 60 ℃ 的高温下，水化反应速度快，水化反应进程 相对于低温端和标准养护条件下较快，尤其是对 表 5    混凝土的冲击倾向性指标 Table 5    Bursting liability indexes of concrete Group Brittleness Dynamic failure time, TD/ ms Impact energy index, KE C50 Standard 19.6 480 1.78 C50 −5/60 ℃ 20.2 410 2.06 C50 −5/70 ℃ 21.2 380 2.32 C70 Standard 21.9 170 5.81 C70 −5/60 ℃ 22.8 140 6.32 C70 −5/70 ℃ 23.5 120 6.55 (a) (b) (c) (d) 20 μm 20 μm 20 μm 20 μm 图 5    C50 混凝土的扫描电镜图片. （a）冷端；（b） 热端；（c）中温；（d） 标准养护 Fig.5     SEM  images  of  C50  concrete:  (a)  cold  side;  (b)  hot  side;  (c) medium temperature; (d) standard curing (a) (b) (c) (d) 20 μm 20 μm 20 μm 20 μm 图 6    C70 混凝土的扫描电镜图片. （a）冷端；（b）热端；（c）中温；（d）标 准养护 Fig.6     SEM  image  of  C70  concrete:  (a)  cold  side;  (b)  hot  side;  (c) medium temperature; (d) standard curing · 6 · 工程科学学报，第 44 卷，第 X 期