浅析混凝土冻融破坏机理及提高混凝土抗冻性能的对策
混凝土抗冻融原理及措施
混凝土抗冻融原理及措施混凝土抗冻融原理及措施一、混凝土抗冻融原理混凝土是一种石材类材料，其主要成分是水泥、砂、石头和水。
在混凝土使用过程中，由于环境原因，如气温变化、湿度、降雪等，混凝土会遭受冻融循环的影响，导致其表面出现裂缝、起砂、掉皮等现象。
为了保证混凝土的性能和使用寿命，需要采取相应的措施来提高混凝土的抗冻融性能。
混凝土抗冻融的原理主要有以下三个方面：1. 混凝土的物理性能混凝土的物理性能是影响其抗冻融性能的重要因素之一。
混凝土的强度、密度和渗透性等物理性能越好，其抗冻融性能就越强。
混凝土的强度和密度可以通过控制混凝土的配合比和施工工艺来保证。
而渗透性则需要通过合理的养护和防水措施来保证。
2. 混凝土的化学性能混凝土的化学性能主要是指其水化产物的稳定性。
在混凝土中，水泥与水反应生成硅酸盐胶体和水化石膏，这些产物可以填充混凝土中的微孔和毛细孔，提高混凝土的密实度和强度。
在冻融循环的过程中，这些产物会受到冻融循环的影响而破坏，导致混凝土表面出现裂缝、起砂等现象。
因此，保证混凝土水化产物的稳定性是提高混凝土抗冻融性能的关键。
3. 混凝土的结构性能混凝土的结构性能主要是指其孔隙结构和内部应力分布。
混凝土中的孔隙结构包括毛细孔、粗孔和空隙，这些孔隙会影响混凝土的强度和密度。
在冻融循环的过程中，这些孔隙会受到冻融循环的影响而扩大，导致混凝土表面出现裂缝、起砂等现象。
因此，控制混凝土中的孔隙结构是提高混凝土抗冻融性能的关键。
二、混凝土抗冻融措施为了提高混凝土的抗冻融性能，需要采取以下措施：1. 改善混凝土的物理性能（1）控制混凝土的配合比：合理的配合比可以保证混凝土的强度和密度，并减少混凝土中的孔隙结构。
（2）改善混凝土的施工工艺：控制混凝土的振捣时间、振捣强度和振捣方式等施工工艺，可以提高混凝土的密度和强度。
（3）加强混凝土的养护：合理的养护可以保证混凝土的渗透性和强度，从而提高混凝土的抗冻融性能。
2. 改善混凝土的化学性能（1）采用高性能水泥：高性能水泥可以提高混凝土的强度和密度，并保证其水化产物的稳定性。
混凝土的冻融损伤原理与防治
混凝土的冻融损伤原理与防治一、前言混凝土是建筑工程中最常用的材料之一，具有强度高、耐久性好、施工方便等优点。
然而，在北方地区或高寒地区，由于气温低，冬季常常会出现冻融现象，这对混凝土材料会造成一定的冻融损伤。
本文将从混凝土的冻融损伤原理、影响因素、损伤形式以及防治措施等方面进行分析和探讨。
二、混凝土的冻融损伤原理混凝土的冻融损伤是指在冻融作用下，混凝土内部发生的物理、化学变化所导致的材料性能下降或结构破坏现象。
具体表现为混凝土的强度、韧性、耐久性等性能下降，甚至出现裂缝、剥落等严重破坏。
混凝土的冻融损伤主要是由于混凝土中的孔隙结构与水分所引起的。
混凝土中的孔隙分为两种，一种是气孔，一种是水孔。
当气温低于0℃时，混凝土中的水分会结冰，形成冰晶。
由于冰晶的体积比水大，因此当水分结冰时，会使混凝土内部的孔隙结构发生变化，孔隙大小也会发生变化。
同时，当冰晶体积增大时，会在混凝土中产生应力，这些应力会导致混凝土的内部发生裂缝、剥落等破坏。
此外，混凝土中的水分还会引起氧化反应，这也是混凝土冻融损伤的一个重要因素。
当水分结冰时，冰晶内部的水分会被氧化成为气体，这些气体会在冰晶中逐渐增多，从而导致冰晶的体积不断增大。
当冰晶体积增大到一定程度时，就会在混凝土中产生应力，从而引起混凝土的破坏。
三、影响因素混凝土的冻融损伤受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 水灰比：水灰比是指混凝土中水与水泥的质量比值。
水灰比越大，混凝土中的孔隙结构就越多，水分也就越容易渗透到混凝土中，从而导致混凝土的冻融损伤。
2. 混凝土强度：混凝土的强度越高，其抗冻融性能也就越好。
因为强度高的混凝土内部的孔隙结构相对较小，水分渗透的机会也就相对较少。
3. 温度：混凝土的抗冻融性能与环境温度密切相关，温度越低，混凝土的抗冻融性能也就越弱。
4. 冻融循环次数：混凝土的冻融损伤与冻融循环次数密切相关，循环次数越多，混凝土的损伤也就越严重。
5. 混凝土中的杂质：混凝土中的杂质会影响混凝土的内部结构，从而影响混凝土的抗冻融性能。
混凝土的冻融性能研究与改善
混凝土的冻融性能研究与改善随着气候变化的不断加剧，混凝土结构在冬季面临的冻融环境下容易出现破坏。
因此，研究混凝土的冻融性能以及改善其性能具有重要意义。
本文将探讨混凝土的冻融性能研究现状，并提出改善混凝土冻融性能的方法。
一、混凝土的冻融性能研究现状混凝土是一种由水泥、砂、石子和其他添加剂组成的复合材料。
在冻融环境下，水分在混凝土中结冰和融化，导致混凝土内部产生应力和变形，进而引发开裂和破坏。
为了研究混凝土的冻融性能，许多学者进行了大量的实验和数值模拟。
实验方面，他们通过混凝土试件的冻融循环试验来评估混凝土的性能。
通常，他们会测量试件在冻融循环过程中的强度损失和变形情况，并对试件进行显微观察，以分析开裂机理。
数值模拟方面，他们利用计算机模拟方法，对混凝土在冻融循环过程中的力学响应和热湿传输进行建模和仿真，以深入理解其性能。
通过这些研究，学者们认识到混凝土的冻融性能与多个因素相关，包括材料性质、外部环境和结构设计等。
具体来说，混凝土的抗冻性能主要受水灰比、气泡剂、细骨料种类、摩擦系数等因素的影响。
此外，外部环境条件，如温度变化、湿度和载荷等，也会对混凝土的冻融性能产生重要影响。
最后，结构设计的合理性以及施工工艺也对混凝土的冻融性能起到决定性作用。
二、改善混凝土冻融性能的方法为了改善混凝土的冻融性能，学者们提出了许多措施。
下面介绍几种常见的方法：1. 添加气泡剂：气泡剂可以生成大量微小气泡，这些气泡在混凝土中形成稳定的孔隙结构，从而降低冻融循环时的内部应力和变形，提高抗冻性能。
2. 优化材料配比：通过控制水灰比、细骨料种类和用量等，可以调整混凝土的力学性能和抗冻性能。
例如，采用矿渣粉等掺合料可以提高混凝土的抗冻性能。
3. 采用保护措施：在混凝土表面施加防水涂层或使用护面剂等保护措施，可以减少水分进入混凝土内部，降低冻融损伤的风险。
4. 优化结构设计：在混凝土结构设计中考虑冻融影响，合理布置伸缩缝和防水层，增加结构的抗冻性能。
混凝土的冻融损伤原理与防治
混凝土的冻融损伤原理与防治一、混凝土的冻融损伤原理1.1 冻融循环过程混凝土的冻融损伤是由于混凝土在冻融循环过程中发生了物理和化学变化而引起的。
冻融循环过程是指混凝土在温度从冰点以下到冰点以上的循环过程中的变化。
当混凝土中的水在低温下冻结时，冰晶的形成会使混凝土体积增大，从而产生内部应力。
当温度升高时，冰晶融化会导致混凝土体积缩小，从而产生内部应力。
这种内部应力会导致混凝土的裂纹和破坏。
1.2 冻融损伤机理混凝土的冻融损伤机理主要有两种，即物理机理和化学机理。
物理机理是指由于混凝土中的水在冰冻和融化过程中的体积变化而引起的损伤。
当水在冰冻时，会产生冰晶，冰晶的形成会使混凝土的体积增大，从而引起内部应力。
当水融化时，冰晶融化会导致混凝土体积缩小，从而引起内部应力。
这种内部应力会导致混凝土的裂纹和破坏。
化学机理是指由于混凝土中的水在冻融过程中发生的化学反应而引起的损伤。
当水在冰冻时，冰晶中的水分会被浓缩，形成高浓度的盐水，这种盐水会对混凝土中的水泥石产生化学反应，从而破坏混凝土中的水泥石。
当水融化时，盐水会溶解在水中，从而进一步破坏混凝土中的水泥石。
二、混凝土冻融损伤的防治2.1 选择合适的混凝土材料选择合适的混凝土材料是预防混凝土冻融损伤的关键。
可以从以下几个方面来选择合适的混凝土材料：（1）水泥的选择：应选择抗硫酸盐水泥或高强度水泥，以提高混凝土的耐冻融性。
（2）粉煤灰的选择：应选择具有活性的粉煤灰，以提高混凝土的耐冻融性。
（3）骨料的选择：应选择具有较好的耐冻融性的骨料，如玄武岩、花岗岩等。
（4）外加剂的选择：应选择具有耐冻融性能的外加剂，如减水剂、膨胀剂等。
2.2 加强混凝土的密实性混凝土的密实性对其耐冻融性有很大的影响。
可以采取以下措施来加强混凝土的密实性：（1）控制混凝土的水灰比，以提高混凝土的密实性。
（2）采用充填骨料的方法，可以填补混凝土中的孔隙，提高混凝土的密实性。
（3）采用高压喷水养护，可以使混凝土表面变得光滑，从而提高混凝土的密实性。
探讨混凝土冻融破坏的机理
探讨混凝土冻融破坏的机理混凝土和钢筋混凝土结构的传统设计方法是按照荷载和安全的要求确定混凝土的强度等级，即“按强度设计”。
然而，国内外大量破坏实例表明：混凝土结构不是由于强度不够而破坏，而是由于混凝土随时间劣化（耐久性不够）而过早破坏，造成数目惊人的维修和重建的资金和自然资源的浪费。
国外寒冷地区如北欧、北美、前苏联早在上个世纪40年代已重视抗冻性，采取引气技术，所以较少见普通冻融破坏的。
在我国，从初步调查来看，北方地区造成混凝土结构过早破坏的主要原因是冻融和盐冻，情况也比较严重。
1 混凝土冻融破坏的机理分析混凝土是由水泥砂浆及粗骨料组成的毛细孔多孔体。
在拌制混凝土时为了得到必要的和易性，加入的拌合水总要多于水泥的水化水。
这部分多余的水便以游离水的形式滞留于混凝土中形成连通的毛细孔，并占有一定的体积。
这种毛细孔的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要内在因素。
因为水遇冷结冰会发生体积膨胀，引起混凝土内部结构的破坏。
但应该指出，在正常情况下，毛细孔中的水結冰并不致于使混凝土内部结构遭到严重破坏。
因为混凝土中除了毛细孔之外还有一部分水泥水化后形成的胶凝孔和其它原因形成的非毛细孔。
这些孔隙中常混有空气。
因此，当毛细孔中的水结冰膨胀时，这些气孔能起缓冲调解作用，即能将一部分未结冰的水挤入胶凝孔，从而减少膨胀压力，避免混凝土内部结构破坏。
但当处于饱和水状态时，情况就完全两样了。
此时毛细孔中水结冰时，胶凝孔中的水处于过冷状态。
因为混凝土孔隙中水的冰点随孔径的减少而降低。
胶凝孔中形成冰核的温度在-78℃以下。
胶凝孔中处于过冷状态的水分因为其蒸汽压高于同温度下冰的蒸汽压而向压力毛细孔中冰的界面处渗透。
于是在毛细孔中又产生一种渗透压力。
例如在-5℃时该渗透压力可达5.97MPa。
此外，胶凝水向毛细孔渗透的结果必然使毛细孔中的冰体积进一步膨胀。
由此可见，处于饱和状态（含水量达到91.7%极限值）的混凝土受冻时，其毛细孔壁同时承受膨胀压及渗透压两种压力。
浅谈混凝土冻融破坏机理及防治措施
不致于因浸析而扩大冰冻劣化所产 生 的 孔 隙 。形 态 效 应 能 使 混 凝 土 用 水量减少，明显有利于减少孔隙和 毛 细 孔 。填 充 效 应 可 使 截 留 空 气 量 和泌水量减少，并使孔隙细化，有助 于使引气剂产生的微细气孔分布均 匀，从而大大改善混凝土的抗冻性
１ 国内外关于混凝土冻融破坏机理的研 究状况
混凝土的冻融破坏，是国内外研究较 早 ， 较 深 入 的 课 题 。从 ２ ０ 世 纪 ４ ０ 年 代 开 始 ， 美 国 、原 苏 联 、欧 洲 、日 本 等 均 开 展 过 混 凝 土冻融破坏机理的研究，提出了多种破坏 理论：（１）水的离析成层理论，Ａ．Ｒ．Ｃｏｌｌｉｎｓ认 为：混凝土的冻融破坏是由表及里，孔隙水 分层结冰，冰晶增大而形成一系列平行的 冷冻薄层，最后造成混凝土层状剥离破坏。 （２）水压力理论，Ｔ．Ｃ．Ｐｏｗｅｒｓ １９４５年提出 的，他认为混凝土遭受冻融破坏的应力，来 源于孔隙水结冰时的体积膨胀和结冰过程 中孔隙水的迁移压力，当冰压力和水的迁 移压力大于混凝土的抗拉强度时，就产生 了 破 坏 。（ ３ ） 渗 透 压 理 论 ， Ｔ ． Ｃ ． Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ 和 Ｈｅｌｍｕｔｈ在研究渗透压的基础上提出来的， 他们认为混凝土冻结时，毛细孔水的冰点 与孔径有关，孔径越小，冰点越低，当大毛 细孔中水结冰时，空隙中水的离子浓度将 提高，蒸气压将下降，这时小毛细孔中未结 冰的水就可能向大毛细孔中渗透而形成压 力 。这 种 渗 透 压 力 大 于 混 凝 土 抗 拉 强 度 时 ， 混 凝 土 就 受 到 破 坏 。（ ４ ） 充 水 系 数 理 论 ， 一 些 学者认为，混凝土能否发生冰冻破坏，关键 决定于混凝土的充水系数，即混凝土中毛 细孔中水的体积与孔体积之比，当充水系 数大于０．９２时，混凝土就可能发生冰冻破
混凝土的冻融损伤原理及防治方法
混凝土的冻融损伤原理及防治方法一、混凝土的冻融损伤原理混凝土的冻融损伤是由于混凝土在冬季低温环境下受到冻结作用，水分膨胀而引起的。
随着温度的降低，混凝土内水分开始结冰，水分体积膨胀约9%，这时若结冰的水分不能通过混凝土的孔隙排出，就会使混凝土内部产生很大的内应力，导致混凝土的破坏。
当温度上升时，冻结的水分开始融化，内部应力会变得更大，进一步加剧混凝土的破坏。
此外，混凝土的冻融损伤还会导致混凝土的强度降低、开裂和细观结构的改变。
二、混凝土冻融损伤的防治方法1. 混凝土配合比设计混凝土配合比的设计是防治混凝土冻融损伤的首要措施。
在设计配合比时，应考虑到混凝土的抗冻性能，并确保混凝土的孔隙率和含水率满足要求。
2. 混凝土的密实性混凝土的密实性对抗冻性能有重要影响。
密实的混凝土能够减少混凝土中的孔隙，防止水分进入混凝土内部形成冰晶。
因此，在浇筑混凝土时，应尽量保证混凝土的密实性。
3. 混凝土的养护混凝土的养护可以提高混凝土的抗冻性能。
在混凝土刚浇筑完后，应及时进行养护，使混凝土表面保持湿润状态，防止表面干裂。
同时，应在养护期间逐渐降低温度，使混凝土逐渐适应低温环境。
4. 添加抗冻剂添加抗冻剂可以提高混凝土的抗冻性能。
抗冻剂能够降低混凝土中冰晶的形成温度，减少水分膨胀，从而提高混凝土的抗冻性能。
但是，添加抗冻剂会影响混凝土的强度和耐久性，因此应根据具体情况选择合适的抗冻剂。
5. 防止混凝土表面积水在冬季，混凝土表面积水会加速混凝土的冻融损伤。
因此，在设计建筑物时，应合理设计排水系统，确保混凝土表面不积水。
综上所述，混凝土的冻融损伤是由于混凝土在低温环境下受到冻结作用，水分膨胀而引起的。
防治混凝土冻融损伤的措施主要包括混凝土配合比设计、混凝土的密实性、混凝土的养护、添加抗冻剂和防止混凝土表面积水。
这些措施的实施可以提高混凝土的抗冻性能，减少混凝土的冻融损伤，从而保证建筑物的安全和耐久性。
浅析混凝土冻融破坏机理及防治对策
空 隙 ， 其强 度 大 为 降低 。不过 重 新 捣 实这 一 方 法 使
只有 在万 不得 已时才 能采 用 ， 般 情 况 下还 是 应 该破 坏 。因 为混凝 土 中除了
毛细孔 之外还有 一部 分水 泥水 化后 形 成 的胶 凝孔 和
２ 冻融破坏 的影 响因素及防治对策
混凝 土发 生 冻融破 坏 的最显 著 的特征 是表 面脱 落， 严重 时可 以 露 出石 子 。 混凝 土 的抗 冻性 能 与 混
是在毛细孔中又产生一种渗透压力。此外胶凝水 向 毛细孔渗透的结构必然使毛细孔中的冰体积进一步 膨胀 ， 由此可见 ， 处于饱 和状态的混凝土受冻时 ， 其 毛细孑壁 同时承受膨胀压及渗透压两种压力。当这 Ｌ 两 种压力 超过 混凝 土 的抗 拉 强 度 时 ， 混凝 土就 会 开
注意 早期 养护 ， 量避 免混凝 土过 早受 冻 。 尽
１ ２ 混凝 土凝 结 后但 未取得 足够 强度 时受 冻 ．
其他 原 因形成 的非毛 细孑 ， 些空 隙 中常混 有空气 。 Ｌ这 因此 ， 当毛细孔 中 的水 结 冰膨胀 时 ， 这些 气孔 能起 到 缓 冲调节作 用 ， 即能 将 一 部 分 未 结 冰 的水 挤 入胶 凝 孔 ， 而减 少膨胀 压 力 ， 免 混 凝 土 内部 结 构 破坏 。 从 避 但 当处 于饱 和水状 态 时 ， 况就 完 全两样 了 ， 时毛 情 此 细孔 中 的水结 冰 ， 凝孔 中的水 处 于过冷状 态 ， 胶 因为 混凝土 中水 的冰点 随孔 径 的 减 少 而 降低 ， 凝 孔 中 胶 处于过 冷状态 的水分 因为其 蒸气 压 高于 同温度 下冰 的蒸气 压而 向压力 毛 细 孔 中 冰 的 边界 面处 渗 透 ， 于
混凝土抗冻融的原理及防治措施
混凝土抗冻融的原理及防治措施一、混凝土抗冻融的原理混凝土抗冻融的原理是通过控制混凝土中水的含量和减少混凝土中孔隙的大小和数量，从而防止冻融循环引起的混凝土的破坏。
1. 混凝土中水的含量混凝土中水的含量是影响混凝土抗冻融性能的关键因素之一。
水在混凝土中的存在形式有吸附水、化合水和孔隙水。
其中，孔隙水是影响混凝土抗冻融性能的主要因素。
当混凝土中含有过多的孔隙水时，水在冻结时会膨胀，从而导致混凝土的开裂和破坏。
因此，控制混凝土中的水含量是提高混凝土抗冻融性能的有效途径之一。
2. 减少混凝土中孔隙的大小和数量混凝土中的孔隙是混凝土抗冻融性能的另一个关键因素。
孔隙分为气孔和质孔两种。
气孔是由于混凝土的制备过程中所产生的，而质孔则是由于混凝土的使用环境所产生的。
当混凝土中含有过多的孔隙时，水在冻结时会进入孔隙中，从而导致孔隙膨胀，使混凝土产生裂缝和破坏。
因此，减少混凝土中孔隙的大小和数量是提高混凝土抗冻融性能的另一个有效途径。
二、混凝土抗冻融的防治措施为了提高混凝土的抗冻融性能，可以采取以下防治措施：1. 混凝土的配合比设计混凝土的配合比设计是提高混凝土抗冻融性能的关键。
在配合比设计中，应当控制混凝土中的水灰比，减少混凝土中的孔隙和水的含量，从而提高混凝土的密实度和抗冻融性能。
2. 混凝土的材料选择混凝土的材料选择也是提高混凝土抗冻融性能的重要因素。
在混凝土的制备中，应当选择高强度、低渗透性和低收缩性的材料，以减少混凝土中的孔隙和水的含量，从而提高混凝土的抗冻融性能。
3. 混凝土的施工质量控制混凝土的施工质量控制也是提高混凝土抗冻融性能的关键。
在混凝土的施工中，应当控制混凝土的坍落度和振捣强度，以减少混凝土中的孔隙和水的含量，从而提高混凝土的密实度和抗冻融性能。
4. 混凝土的养护措施混凝土的养护措施也是提高混凝土抗冻融性能的重要途径之一。
在混凝土的养护中，应当控制混凝土的温度和湿度，以促进混凝土的水化反应和提高混凝土的密实度和抗冻融性能。
混凝土中的冻融损害原理及防治
混凝土中的冻融损害原理及防治混凝土是一种常用的建筑材料，具有强度高、耐久性好、易于加工和形成等特点。
然而，在寒冷气候条件下，混凝土会遭受冻融损害，导致其性能下降和寿命缩短。
因此，了解混凝土中的冻融损害原理及防治措施十分重要。
一、混凝土中的冻融损害原理混凝土中的冻融损害是指在低温条件下，混凝土中的水分被冻结成冰，从而导致混凝土的体积膨胀和破坏。
具体表现为混凝土表面的龟裂、剥落、破碎等。
混凝土中的冻融损害主要有以下几个原因：1. 混凝土中的水分被冻结成冰，导致体积膨胀混凝土中的水分会被冻结成冰，而冰的密度比水的密度大，因此冰的体积会比水大，导致混凝土的体积膨胀。
当混凝土中的冰量达到一定程度时，就会导致混凝土的龟裂或破裂。
2. 冻融循环引起混凝土疲劳破坏在低温条件下，混凝土中的水分会被冻结成冰，形成冰晶。
当温度升高时，冰晶会融化成水。
这样的循环称为冻融循环。
这种循环会导致混凝土中的部分区域不断变形，从而引起混凝土疲劳破坏。
3. 冰晶的渗透作用当混凝土中的水分被冻结成冰时，冰晶的温度会比周围的混凝土低。
这样，周围的混凝土会向冰晶渗透，导致混凝土中的孔隙率增加。
当冰晶融化时，孔隙里的水会向混凝土中渗透，导致混凝土的物理性质下降。
二、混凝土中的冻融损害防治措施为了提高混凝土的耐冻融性，需要采取一系列的防治措施。
1. 选用合适的材料和技术选择合适的材料和技术是提高混凝土耐冻融性的关键。
在混凝土的配合中，应该尽量减少混凝土中的孔隙率和水泥粉体的含量。
同时，还可以采用掺加膨胀剂、气泡剂、超细粉等措施来改善混凝土的性能。
2. 控制混凝土的含水率混凝土的含水率是冻融损害的关键因素之一。
当混凝土中的水分过多时，容易发生冻融损害。
因此，在混凝土施工过程中，要严格控制混凝土的含水率，避免在低温条件下混凝土中的水分被冻结。
3. 防止冻融循环冻融循环是导致混凝土疲劳破坏的主要原因之一。
因此，可以采取措施来防止冻融循环的发生。
例如，在混凝土中掺加聚合物材料，增强混凝土的韧性和延展性，从而减少混凝土中的龟裂和破坏。
混凝土抗冻融原理及处理方法
混凝土抗冻融原理及处理方法混凝土是一种广泛使用的建筑材料，但在寒冷的气候条件下，混凝土经常遭受冻融循环的影响。
这种循环可以导致混凝土损坏和失效，因此必须采取措施来提高混凝土的抗冻融性能。
本文将探讨混凝土抗冻融的原理及处理方法。
一、混凝土抗冻融的原理混凝土的抗冻融性能与混凝土内部的水分有关。
当水分在混凝土中冻结时，它会膨胀，导致混凝土的体积增加。
如果混凝土的内部存在大量的水分，当这些水分冻结时，它们将产生足够的力量来破坏混凝土的结构。
因此，混凝土的抗冻融性能是指其能够承受冻融循环而不发生明显损坏的能力。
混凝土的抗冻融性能受以下因素的影响：1. 水胶比：水胶比是混凝土中水的重量与胶凝材料的重量之比。
水胶比越高，混凝土中的水分就越多，因此在冻融循环中容易遭受损坏。
因此，降低水胶比可以提高混凝土的抗冻融性能。
2. 混凝土强度：混凝土的强度越高，其抗冻融性能越好。
这是因为较强的混凝土能够承受更大的冻融循环应力。
3. 混凝土中的孔隙度：混凝土中的孔隙度越大，其中的水分就越多，因此在冻融循环中容易受损。
因此，减少混凝土中的孔隙度可以提高其抗冻融性能。
4. 混凝土的透气性：混凝土的透气性越大，其中的水分就越容易冻结。
因此，减少混凝土的透气性可以提高其抗冻融性能。
5. 混凝土中的气孔：混凝土中的气孔越小，其中的水分就越难冻结。
因此，减少混凝土中的气孔可以提高其抗冻融性能。
6. 混凝土中的化学物质：混凝土中的某些化学物质可以影响其抗冻融性能。
例如，氯化物可以导致钢筋锈蚀，从而破坏混凝土的结构。
二、混凝土抗冻融的处理方法为了提高混凝土的抗冻融性能，可以采取以下措施：1. 降低水胶比：降低混凝土中的水胶比可以减少其中的水分，从而提高其抗冻融性能。
2. 增强混凝土的强度：增加混凝土中的胶凝材料或使用钢筋等增强材料可以增强混凝土的强度，从而提高其抗冻融性能。
3. 减少混凝土中的孔隙度：可以通过使用更细的骨料或添加填充料等方法来减少混凝土中的孔隙度，从而提高其抗冻融性能。
浅析混凝土冻融破坏及治理措施
描述：本文分析了混凝土的冻融破坏及影响混凝土抗冻性能的因素，并介绍唐河灌区在实践中处理混凝土的冻融破坏的方法。
摘要：本文分析了混凝土的冻融破坏及影响混凝土抗冻性能的因素，并介绍唐河灌区在实践中处理混凝土的冻融破坏的方法。
一、引言混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。
由于其良好的抗渗性、耐久性及原材料来源广且生产工艺简单、能耗低的特点被广泛应用于渠道衬砌及渠系建筑物的改造中。
唐河灌区在续建配套与节水改造工程中就大量的使用了混凝土及钢筋混凝土。
起到了很好的防渗及抗冲效果，使全灌区渠道轮灌周期减少了5～7天。
已实施的灌区节水工程衬砌段渠道水利用系数平均提高0.156，全灌区渠道水利用系数由0.42提高到0.443，减少了水量的损失。
但是我们也应该看到由于混凝土结构的工作环境比较恶劣，必然受到水流、气温、风砂等的影响。
当野外温度较低时，混凝土会因为冻融循环而发生破坏，由此需要很大的代价来维修和重建，这已成为灌区反复投入大量的人力、物力而未能根本解决的问题之一，造成极大的浪费。
二、混凝土的冻融破坏（一）冻融破坏的特征表面剥落是混凝土发生冻融破坏的显著特征，严重时可能露出石子。
在混凝土受冻过程中，冰冻应力使混凝土产生裂纹。
冰冻所产生的裂纹一般多而细小，因此，在单纯冻融破坏的场合，一般不会看到较粗大的裂缝。
但是，在冻融反复交替的情况下，这些细小的裂纹会不断地扩展，相互贯通，使得表层的砂浆或净浆脱落。
冻融破坏不仅引起混凝土表面剥落，而且导致混凝土力学性能的显著降低。
大量试验研究表明：随着冻融次数的增加，混凝土的强度特性均呈下降趋势，其中反映最敏感的是抗拉强度和抗折强度，即随着冻融次数的增加，混凝土的抗拉强度和抗折强度迅速下降，而抗压强度下降趋势较缓。
（二）影响混凝土抗冻性的因素混凝土的抗冻性是指混凝土在含水饱和状态下能经受多次冻融循环而不破坏，同时强度不严重降低的性能而且其质量也不显著减小的性质。
影响混凝土抗冻性能的因素有以下几个方面的：一是水泥的品种；二是骨料的性质；三是混凝土的密实度；四是混凝土的强度等级；五是混凝土的孔隙构造和数量以及孔隙的充水程度；六是混凝土的水灰比；七是混凝土结构的尺寸。
混凝土的冻融损伤原理及防护措施
混凝土的冻融损伤原理及防护措施一、引言混凝土作为一种常见的建筑材料，其性能的稳定性和耐久性一直是建筑领域的研究重点。
然而，在寒冷地区或冬季气温较低的地区，混凝土的冻融损伤问题成为了建筑施工和维护中需要重点关注的问题。
本文将详细介绍混凝土的冻融损伤原理及防护措施。
二、混凝土的冻融损伤原理1. 冻融循环的影响在寒冷的冬季，混凝土中的水分会因为温度变化而发生冻融循环，从而导致混凝土结构的损伤。
当水分在温度低于0℃时开始结冰，水分的体积会增加，从而产生冻胀现象。
当温度回升时，冰块会融化并缩小，从而产生冻胀破坏。
这样的循环过程会不断地重复，从而对混凝土结构造成损伤。
2. 混凝土的物理性质混凝土的物理性质是影响其冻融损伤的重要因素之一。
混凝土的孔隙率、粘结强度、弹性模量、渗透率等都会影响其对冻融循环的抵抗能力。
孔隙率较大的混凝土会更容易受到冻融循环的影响，而弹性模量高、渗透率低的混凝土则具有更好的抵抗冻融循环的能力。
3. 混凝土的化学性质混凝土的化学性质也会对其冻融损伤产生影响。
混凝土中的水泥石会因为冻融循环而发生破坏，从而导致混凝土的强度降低。
此外，混凝土中的碱性物质也会因为冻融循环而发生变化，从而导致混凝土的化学性质发生变化。
4. 混凝土的结构形式混凝土的结构形式也会影响其冻融损伤的程度。
一般来说，混凝土结构中的薄壁、尖角、凹凸不平等部位更容易受到冻融循环的影响，从而出现裂缝和破坏。
三、混凝土冻融损伤的防护措施1. 混凝土材料的选择为了提高混凝土的耐冻融性能，可以选择一些具有较高孔隙率、较低的强度和较高的变形能力的混凝土材料。
例如，可以采用高弹性模量的混凝土，或者添加一些防冻剂、膨胀剂等材料，以提高混凝土的抵抗冻融循环的能力。
2. 混凝土结构的设计在混凝土结构的设计中，应该尽可能地减少薄壁、凹凸不平等结构部位的使用。
同时，也应该合理设置混凝土结构的排水系统，以避免水分在混凝土结构中聚集和冻胀。
3. 预防措施为了预防混凝土的冻融损伤，可以采取一些措施，例如在混凝土表面加装保护层、增加混凝土的密实度、设置排水系统等。
混凝土的冻融损伤原理与防治
混凝土的冻融损伤原理与防治一、前言混凝土是建筑工程中主要的结构材料之一。
它的重要性在于其强度、耐久性和耐火性。
然而，混凝土也有一些缺陷，其中之一就是它容易受到冻融损伤。
冻融损伤是指混凝土在冻结和融化的过程中受到的破坏。
这种破坏会导致混凝土表面开裂、剥落和脱落，从而降低混凝土的强度和耐久性。
本文将详细介绍混凝土的冻融损伤原理和防治措施。
二、混凝土的冻融损伤原理混凝土的冻融损伤是由以下因素引起的：（1）水分和冰晶形成的压力当混凝土中的水分在冷却过程中结冰时，水分会膨胀，形成冰晶。
这些冰晶会对混凝土施加压力，导致混凝土表面开裂、剥落和脱落。
（2）冰晶的生长和收缩当混凝土中的水分结冰时，冰晶开始生长。
在冰晶生长的过程中，它们会对混凝土施加压力，导致混凝土表面开裂、剥落和脱落。
当混凝土中的冰晶融化时，它们会收缩。
这种收缩会导致混凝土表面开裂和剥落。
（3）冰晶的再结晶当混凝土中的冰晶再次结晶时，它们会对混凝土施加压力，导致混凝土表面开裂、剥落和脱落。
三、混凝土的冻融损伤防治措施为了防止混凝土的冻融损伤，需要采取以下措施：（1）控制混凝土的含水量混凝土中的含水量是引起冻融损伤的主要原因之一。
因此，在混凝土的制作和使用过程中，应该控制混凝土的含水量。
这可以通过使用适当的混凝土配合比和加入适量的减水剂来实现。
（2）增加混凝土的密实度混凝土的密实度越高，它的抗冻性就越好。
因此，在混凝土的制作和使用过程中，应该采取措施增加混凝土的密实度。
这可以通过使用适当的混凝土配合比、加入适量的矿物掺合料和使用充分振捣来实现。
（3）采用合理的加热和保温措施在冬季施工混凝土时，应该采用合理的加热和保温措施。
这可以防止混凝土在冷却过程中过快地结冰，从而减少混凝土的冻融损伤。
（4）使用抗冻剂抗冻剂是一种可以增加混凝土抗冻性的化学添加剂。
它可以改善混凝土的物理和化学性质，从而提高混凝土的抗冻性。
在混凝土的制作和使用过程中，可以加入适量的抗冻剂来提高混凝土的抗冻性。
浅谈砼冻融性破坏机理和抗冻措施
混 凝土 在饱 水状 态 下 因冻 融循环 产 生 的破坏 作 用称 为冻 融破 坏 ， 混 凝 土 的抗冻 耐久 性 （ 简称 抗冻 性 ） 即是 指饱 水混 凝 土抵 抗 冻融 循环 作用 的性 能 。 混 凝 土 处于 饱水 状 态和 谅融 循环 交 替作 用 是 发生混 凝 土冻 融破 坏 的必 要条 件 ， 因此 ， 混 凝 土的冻 融破 坏一 般 发生于 寒冷 地 区经常 与水 接触 的混凝 土结 构物 ， 如水 位变 化 区的海 工 、 水工 混凝 土结 构物 、 水 池拨 电站 冷却塔 以及 与水 接触 部 位的 道 路 、 建筑 物 勒脚 、 阳 台等 。 在 我 国东 北 、 华 北和 西北 地 区的 水 利大 坝 ， 尤 其是 东北严 寒 地 区的混 凝土 结构 物 ， 几乎 １ ０ ０ ％的工程 局 部或大 面 积地遭 受 不 同程 度 的冻 融破 坏 混 凝 土冻 融循 环产 生 的破 坏作 用 主要有 冻 胀 开裂 和表 面 剥蚀 两 个方 面 。 水在混 凝 土毛 细 孔 中结 冰造成 的 冻胀 开裂 使 混凝 土的 弹性 模量 、 抗压 强
１避免冻胀 避免冻胀是柱混凝土渠道防渗工程的规划设计 中， 注意避开
出现较大 冻胀 量的 自然条 件 。 或者 在冻 胀性 土 区， 注 意避开 冻胀 对渠 道混 凝土
的作 用 。
度、 抗拉强度等力学性能严重下降， 危害结构物的安全性。 一般混凝土的冻融破 坏， 在其表 面都可 看 到裂缝和 剥落 。 一般 认为 ， 混凝 土 的冻融和 盐冻破 坏是一 个
③选择渠线在地形较高的脊梁地带 ④有 渗水 和地 面 回归 水入 渠的 渠段 ， 尽 量有 排水 设施 。
２削减 冻胀 渠 床基 土在 冻胀 消融 的反复 作用 下 ， 产生 冻胀 累积 或变 形情 况时 ， 可 采用适 宜 的削减 冻胀 的措施 ， 将 基土 的最 大冻胀 量削 减到 混凝 土结构
混凝土防止冻融破坏的原理
混凝土防止冻融破坏的原理混凝土作为建筑材料中的一种重要材料，其性能的优良程度直接关系到建筑物的使用寿命和安全性。
然而，在气候条件较为恶劣的地区，如寒冷地区，混凝土常常会遭受冻融破坏，导致建筑物的安全性受到威胁。
因此，如何有效地防止混凝土冻融破坏，成为了建筑材料领域的研究热点之一。
本文将从混凝土冻融破坏的原因入手，详细论述混凝土防止冻融破坏的原理。
一、混凝土冻融破坏的原因混凝土冻融破坏是指在低温环境下，混凝土会发生冻结现象，当混凝土内部的水分冻结成冰时，会引起混凝土的体积膨胀，进而导致混凝土的破坏。
同时，当冰体融化时，混凝土内部的水分会被释放，导致混凝土的体积收缩，从而进一步破坏混凝土的结构，严重影响混凝土的使用寿命和安全性。
二、混凝土防止冻融破坏的原理混凝土防止冻融破坏的原理主要包括以下几个方面：1. 配合设计优化混凝土的配合设计是混凝土防止冻融破坏的基础。
在混凝土的配合设计中，应尽可能采用低水灰比的混凝土，以减少混凝土内部的水分含量，从而减少混凝土的体积膨胀和收缩。
同时，还应采用高性能混凝土，并添加适量的外加剂，如减水剂、气泡剂等，以提高混凝土的密实性和耐久性。
2. 混凝土增强在混凝土增强方面，可以采用纤维增强混凝土、钢筋混凝土等增强材料，以增加混凝土的抗拉强度和抗冲击性。
同时，还可以对混凝土进行预应力处理，以提高混凝土的承载能力和抗裂性能。
3. 冻融循环试验冻融循环试验是评价混凝土耐久性和防止冻融破坏的一种有效方法。
通过冻融循环试验，可以评估混凝土的抗冻性能和抗渗性能，从而优化混凝土的配合设计和材料选择。
4. 防水处理混凝土的防水处理是防止混凝土冻融破坏的重要手段之一。
防水处理可以采用防水剂、密封剂等材料进行表面处理，以增加混凝土的密封性和抗渗性能，从而减少混凝土内部的水分含量，降低冻融破坏的风险。
5. 减缓冻融速度减缓混凝土冻融速度可以有效防止混凝土冻融破坏。
在冬季采取保温措施，如对混凝土表面进行覆盖、喷雾等，可以减缓混凝土的冻融速度，从而降低混凝土的破坏风险。
混凝土抗冻性能原理及改善方法
混凝土抗冻性能原理及改善方法一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，但在低温环境下，混凝土的抗冻性能会受到影响，导致混凝土的力学性能和使用寿命下降。
因此，混凝土抗冻性能的研究和改善具有重要的意义。
二、混凝土抗冻性能的原理混凝土抗冻性能的原理主要涉及混凝土的物理和化学特性。
在低温环境下，混凝土与外界的环境发生相互作用，导致混凝土的结构和性质发生变化。
1. 冰的形成和膨胀当混凝土表面温度降至冰点以下时，混凝土中的水分会凝固形成冰晶。
由于水在凝固时的体积比液态水大约10%，因此冰晶的形成会导致混凝土的膨胀。
当混凝土内部存在孔隙时，冰晶的膨胀会导致孔隙扩大，从而破坏混凝土的结构。
2. 盐的作用在低温环境下，路面常常会使用盐来融化积雪。
而盐的作用会导致混凝土中的钙离子和水分子结合生成钙盐，从而降低混凝土的强度和耐久性。
此外，盐还会降低混凝土的冰点，从而导致冰晶形成更容易，进一步损害混凝土的结构。
3. 温度变化的影响在低温环境下，混凝土的温度变化会导致其内部应力的变化。
当温度降至冰点以下时，混凝土的弹性模量会降低，从而使得混凝土的刚度下降，容易发生开裂。
三、混凝土抗冻性能的改善方法为了提高混凝土的抗冻性能，可以采用以下方法：1. 选用合适的混凝土配合比混凝土配合比的设计应考虑到材料的物理和化学特性，以提高混凝土的密实性和抗冻性能。
一般情况下，混凝土中的水灰比应尽量降低，同时还要控制混凝土的气孔率和水泥的种类和用量。
2. 使用抗冻剂抗冻剂是一种可以降低混凝土冰点的化学物质。
常用的抗冻剂包括氯化钙、硝酸钾、硫酸铵等。
添加抗冻剂可以有效地降低混凝土的冰点，从而减少冰晶的形成，提高混凝土的抗冻性能。
3. 加强混凝土的密实性和耐久性混凝土的密实性和耐久性是影响其抗冻性能的关键因素。
为了加强混凝土的密实性和耐久性，可以采用以下措施：（1）控制混凝土的水灰比，降低混凝土的气孔率；（2）加强混凝土的养护，保证混凝土的早期强度和耐久性；（3）采用高强度水泥和掺合料，提高混凝土的强度和耐久性。
对提高混凝土抗冻性能的探讨(一)
对提高混凝土抗冻性能的探讨(一)一、前言混凝土的耐久性是混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其它破坏过程的能力，当在暴露的环境中，能耐久的混凝土应保持其形态、质量和使用功能。
我国有相当大的部分处于严寒地带，致使不少建筑物发生了冻融破坏现象。
尤其在东北严寒地区，兴建的水工混凝土建筑物，几乎100%工程局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏。
除三北地区普遍发现混凝土的冻融破坏现象外，地处较为温和的华东地区的混凝土建筑物也发现有冻融现象。
因此，混凝土的冻融破坏是我国建筑物老化病害的主要问题之一，严重影响了建筑物的长期使用和安全运行，为使这些工程继续发挥作用和效益，需要很大的代价来维修和重建，这已成为混凝土耐久性方面的主要问题之一。
二、混凝土冻融机理混凝土的冻融破坏，是国内外研究较早、较深入的课题，但大部分是从纯物理的模型出发，经假设和推导而得出的，有些是以水泥净浆或砂浆试件通过部分试验得出的，因此迄今为止，对混凝土的冻融破坏机理，国内外尚未得到统一的认识和结论。
一般认为，吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。
其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀9%，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗管压。
由于表面张力的作用，混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。
凝胶孔水形成冰核的温度在－78℃以下，因而由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压力。
当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，只有当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。
从实际中不难看出，处在干燥条件的混凝土显然不存在冻融破坏的问题，所以饱水状态是混凝土发生冻融破坏的必要条件之一，另一必要条件是外界气温正负变化，使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环，这两个必要条件，决定了混凝土冻融破坏是从混凝土表面开始的层层剥蚀破坏。
混凝土的冻融
混凝土的冻融混凝土是建筑工程中常用的材料之一，具有抗压强度高、基本不受高温、潮湿、腐蚀等影响的优点。
但是，在寒冷的天气条件下，混凝土会遭受冻融的破坏，影响其性能和寿命。
因此，在设计和施工混凝土结构时，需要考虑其抗冻性能。
本文将讨论混凝土的冻融性能及其相关措施。
一、混凝土冻融的原理混凝土冻融过程中，当混凝土中的水处于冰的状态时，水的体积会膨胀，从而会对固体混凝土构成直接或间接的力量作用。
这种力量作用，可以分为两个方面：(1).直接力量作用冰温度变化引起的混凝土表面开裂，进而进入冰层，使得冰体下方的混凝土组织增生。
(2).间接力量作用在水的冰化和解冻的过程中，混凝土中的细孔中的水或溶解的盐会随着水的渗透移动。
混凝土在解冻之后的一定时间内，由于水分的流动会降低混凝土的强度。
二、混凝土的抗冻性能混凝土的抗冻性能是混凝土在寒冷天气下保持相对稳定的性能能力。
混凝土的抗冻性能与几个方面的因素相关。
(1).混凝土强度在某些情况下，混凝土的抗冻性能可以通过增加混凝土的抗压强度来改善。
这是因为混凝土的抗冻性能直接与混凝土的强度有关，其强度越高，其抗冻性能越强。
(2).混凝土孔隙度和吸水性能混凝土的孔径大小和数量，与混凝土的抗冻性能密切相关。
孔径小的混凝土比孔径大的混凝土更抗冻。
而且，混凝土的孔隙度和吸水性能对混凝土的抗冻性能有很大的影响。
(3).混凝土中的封闭空气混凝土中封闭的空气会在冻融过程中扮演重要角色。
因为混凝土中封闭空气对混凝土起到较好的保护作用，在混凝土冻结时，封闭空气会防止混凝土内部产生内部孔隙或开裂。
随着冻融次数的增加，封闭气体也会逐渐消失，混凝土的抗冻性能也会逐渐下降。
三、混凝土抗冻措施为了提高混凝土的抗冻性能，可以采取以下措施：(1).使用高强度混凝土如前所述，混凝土的抗冻性能直接与其强度相关。
因此，在施工混凝土结构时，应选择适当的水泥，以增强混凝土的强度和抗冻性能。
(2).增加混凝土中的细小空气量在混凝土内部引入足够量的细小空气可以有效地防止混凝土的抗冻性能下降。
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【文章编号】:1672-4011(2008)05-0006-02
浅析混凝土冻融破坏机理及提高混凝土抗冻性能的对策
江俊松,王泽云
(西华大学建筑与土木工程学院,四川成都 610039)
【摘 要】:本文简要阐述了混凝土冻融破坏的直观特征和机理;根据混凝土的冻融破坏机理,提出了提高混凝土抗冻性能的主要措施。
【关键词】:混凝土;冻融破坏;抗冻性;措施
【中图分类号】:T U35212 【文献标识码】:B
0 引言
2008年1月,我国南方大部分地区普降暴雪,由于持续的冻雨天气,某些地区的不少电缆铁塔结冰达10φ以上。
在南方出现这样的灾害,实属罕见!我们所修建的混凝土建筑物、混凝土构筑物在抗冻性能方面的考虑比北方少很多。
这次灾害给我们敲响了警钟,使我们对南方地区的混凝土建筑物、混凝土构筑物的抗冻性能更加关注。
1 混凝土冻融破坏的直观特征
混凝土发生冻融破坏的显著特征是表面剥落,严重时可能露出石子。
(如图a、b、c、d所示)在混凝土受冻过程中,冰冻应力使混凝土中产生裂纹。
冰冻所产生的裂纹一般多而细小,因此,在单纯冻融破坏的场合,一般不会看到较粗大的裂缝。
但是,在冻融反复交替的情况下,这些细小的裂纹会不断地扩展,相互贯通,使得表层的砂浆或净浆脱落。
当然,并不是说混凝土的表面剥落就一定是冻融破坏所造成的。
因为导致混凝土表面剥落的原因很多,除了冻融破坏以外,防冻盐使用不当、干湿交替、抹面较差、养护不良、化学侵蚀、磨损等都可能引起混凝土表面剥落,所不同的是冻融破坏不仅引起混凝土表面剥落,而且导致混凝土力学性能的显著降低。
大量试验研究表明:随着冻融次数的增加,混凝土的强度特性均呈下降趋势,其中反映最敏感的是抗拉强度和抗折强度,即随着冻融次数的增加,混凝土的抗拉强度和抗折强度迅速下降,而抗压强度下降趋势较缓。
2 混凝土冻融破坏的机理
混凝土是由集料、水泥和水三部分组成。
用作集料的物质,不论是天然的岩石材料还是人工制造的材料,都不是完全密实的。
每一个颗粒内部都存在各种各样的空隙,包括裂缝、气孔以及宏观和微观的缺陷等。
其中有的是开放性的,允许外界的水在常温常压条件下进入,有的则是不允许外界的水在常温常压下进入的封闭空隙。
通常在工地现场的集料都不是完全干燥的,总是或多或少地含有一些水分。
这些水分由于存在的形式和形态不同,均对混凝土的工作性能有一定的影响。
另一方面,在混凝土的拌制过程中,为了保证混凝土具有一定的工作性能,需要加入的水要多于水泥水化的用水量,混凝土凝结而形成初始结构时,这些水仍留在混凝土中,并占据一定的空间。
随着水化的进行和以后的干燥过程,这些水分逐渐失去,原来被水占据的空间则成为孔隙。
由于水灰比、水化程度、水泥的保水性能、成型条件、养护制度、掺入掺合料等的影响,使混凝土中形成了不同的孔结构。
不同孔径分布的差
异和孔的形态都会显著地影响混凝土的性能。
通常情况下,我们认为混凝土的冻融破坏是一个极其复杂的物理变化过程,而且受许多因素的影响。
(诸如:混凝土中孔隙的充水程度、水灰比、水泥品种及集料质量、含气量、环境温度以及反复冻融的次数等。
)因此,对于混凝土冻融破坏的机理难以得出一致性的定论,主要有以下一些具有代表性的理论:冰的分离层理论、充水系数理论、渗透压理论、水压力理论、孔结构理论、瑞典学者的极限充水程度理论。
上述几种理论从不同角度阐述了混凝土冻融破坏的机理,尽管这些理论相互之间还有分歧,但是我们一般可以认为混凝土的冻融破坏是一个由表及里,先大孔后小孔的物理变化过程。
由于水结成冰产生体积膨胀,在混凝土中形成内压力。
当这种内压力超过混凝土所能承受的极限时,引起混凝土内部孔隙和裂隙不断地发育,由小变大,由短变长,相互贯通,最终导致混凝土破坏。
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《四川建材》2008年第5期 混凝土技术●
3 影响混凝土抗冻性能的主要因素
311 混凝土的孔结构
混凝土的抗冻性能与混凝土的孔结构有着密切的关系。
在混凝土中孔是水存在的空间,只有当水存在时,在较低温度下才有可能结冰,从而体积膨胀,使混凝土产生破坏。
在饱水状态下,孔越多,冰冻将越严重。
但是,在某一温度下,并不是所有孔中的水都结冰。
因此,混凝土的抗冻性不仅取决于孔隙率,还取决于孔分布。
在相同孔隙率条件下,小孔越多,可冻水越少,因而冻融对混凝土的破坏作用越小。
312 混凝土的气泡结构
在混凝土中,气泡是一种封闭的孔,这种孔中一般不含水,因此,不会结冰。
但是,当水结冰时所产生的压力使得未冻结水可能向气泡中迁移,以减小结冰区的压力。
因此,混凝土中的气泡可以缓解结冰区的压力,提高混凝土的抗冻性。
313 混凝土的饱水程度
当混凝土饱水程度低于某一临界值时,混凝土并不发生冻融破坏。
水结成冰体积膨胀9%,因此,从理论上讲发生冻融破坏的临界含水量为9117(,但混凝土的情况比较复杂,饱水临界值往往要高于9117%。
314 集料
集料的孔隙率影响了水的扩散阻力,集料的饱水程度影响了它的容水空间。
特别是采用较大粒径的集料,冻结时向外排出多余水分的通路较长,产生的压力较大,因而更易造成破坏。
对于一些多孔轻质集料,孔隙中的水本身就可以冻结。
它的孔隙率越大,饱水程度越高,它自身的抗冻性越差,因而导致混凝土的抗冻性能降低。
不过集料颗粒中也含有大量空气,有些也可能起着空气泡的保护作用,因而轻集料混凝土也可能有相当良好的抗冻性。
315 水灰比
一般地,混凝土的水灰比越大,孔隙率越大,可能填充的水分越多,对混凝土抗冻不利的可能性越大。
316 混凝土的龄期
随着混凝土龄期的增加,水泥不断水化,可冻结水逐渐减少。
同时,水中溶解的盐的浓度增加,因而冰点下降,抗冻性能提高。
317 尺寸效应
混凝土受冻时寒冷总是从其表面逐渐向内侵袭,因而冻害也总是由表及里地进行。
外层的物质破坏后,次一层的物质才会接着破坏。
因此,在相同条件下,混凝土构件的尺寸越小,冻融破坏的速率越快。
4 提高混凝土抗冻性能的主要措施
411 严格控制水灰比
一般来说,水灰比越大,混凝土的孔隙率越大,而且较大孔的数量越多,可冻孔越多,混凝土的抗冻性越差。
因此,对于有抗冻性要求的混凝土,在满足其他条件的前提下,应严格控制其水灰比,一般不超过0155。
412 掺入引气剂
掺入引气剂是提高混凝土抗冻性最常用的方法。
在混凝土中引入均匀分布的气泡对改善其抗冻性能有显著的作用,但必须要有合适的含气量和气泡尺寸。
经试验研究结果表明,如不掺入引气剂,即使水灰比降低到013,混凝土也是不抗冻的。
但若掺入适量的引气剂,水灰比为015时,混凝土也能经受300次冻融循环。
413 掺入适量的优质掺合料
掺入适量的优质掺合料,如硅灰、Ⅰ级粉煤灰等,可以改善孔结构,使孔细化,导致冰点降低,可冻孔数量减少。
此外,掺入适量的优质掺合料,有利于气泡分散,使其更加均匀地分布在混凝土中,因而有利于提高混凝土的抗冻性。
414 采用树脂浸渍混凝土
用树脂浸渍混凝土,可使大多数孔径降低到5n m以下,使可冻孔数量减少,混凝土抗冻性提高。
试验结果表明,在其他条件相同的情况下,未经浸渍的混凝土经过100次冻融循环后,质量损失达2916%,经过150次冻融循环后试件就崩溃了。
而经浸渍的混凝土经过700多次的冻融循环后,试件完好,其质量损失仅有01375%。
415 加入颗粒状空心集料
一些研究表明,在混凝土中加入少量10μm～60μm的空心塑料球,可以提高混凝土的抗冻性。
还有一些空心颗粒也有这样的作用。
其原理是用这些空心颗粒来代替引气混凝土的气泡系统。
5 结语
混凝土的冻融破坏是一个极其复杂的过程,而且受许多因素的影响。
随着相关理论和试验技术的发展,我们应该更加深入地、多角度地解释混凝土的冻融破坏机理。
对症下药,严格控制混凝土的配合比、拌制质量、施工工艺、养护方法和加入一些新型材料来提高混凝土的抗冻性能。
[I D:4334]
参考文献
[1] 张承志1建筑混凝土[M]12版,北京:化学工业出版社,20071
[2] 郭成举1混凝土的物理和化学[M],北京:中国铁道出版社,
20041
[3] 徐定华,徐敏1混凝土材料学概论[M],北京:中国标准出版
社,20021
[4] 汪澜1水泥混凝土组成性能应用[M],北京:中国建筑工业出
版社,20051
[5] 徐定华,冯文元1混凝土材料实用指南[M],北京:中国建筑工
业出版社,20051
[6] 李金玉,曹建国等1混凝土冻融破坏机理的研究[J]1水利学
报,1999,第1期:41-491
●混凝土技术 《四川建材》2008年第5期
7。