混凝土抗冻性
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DF P•N 300
P：相对动弹性模量，N：相对动弹性模量达到60%时的循环次数。
抗冻等级 低 普通 中等 高
指标 10%≤ <30% ； D50≤抗冻标号<D150
≥ 30% ； 抗冻标号≥D150 ≥ 60% ； 抗冻标号≥D300 ≥80% ； 抗冻标号D300
混凝土抗冻性影响因素
（1）混凝土内部的充水程度 混凝土内部充水程度不同，冻害的程度各异。饱水程度超过临界含水
含气量与气泡间距系数的确定
新拌混凝土中的含气量A与 气泡间距S存在较好的相关性 （相关性R=0.89）。可由含气量 控制混凝土的气泡间距系数。
水灰比与气泡特征参数的关系
随着水灰比的降低，在含气量一定的情况下，气泡直径与间距 减小。
Байду номын сангаас
1、砼冻融破坏机理；
2、砼气泡特征参数； √ 抗冻性与含气量A的关系 3、砼冻融破坏特征；
当含气量一定时，气泡半径越小，则气泡个数就越多，气泡间 距系数S就越小。当气泡半径不变时，含气量越大，气泡间距系数 就越小。气泡间距的大小由含气量决定。
硬化混凝土含气量的确定
新拌混凝土中的含气量A与 硬化混凝土的含气量有一定的线 性关系（相关性R=0.89）。新拌 混凝土的含气量可由含气量测定 仪测定，据此可计算出硬化混凝 土的含气量。
自20世纪40年代后期开始，人们普遍认识到通过在混凝土中引入大 量直径为数十微米的稳定气泡是解决混凝土受冻破坏最有效的方法。引 气后混凝土的抗冻性成倍提高。
Pmax3(1.09 S 1)uKR (L rb332 L2)
气泡特征参数
1、含气量，a 2、气泡比表面或气泡平均半径，r 3、气泡间距系数，S
2、混凝土冻融破坏机理
在某一冻结温度下混凝土毛细孔中存在结冰的水和过冷的水，结冰 的水产生体积膨胀；过冷的水发生迁移，引起各种压力（膨胀压与渗透 压），导致混凝土破坏。
A、膨胀压 水结冰时体积膨胀达9%，如混凝土毛细孔中含水率超过临界值
（91.7%），则结冰时产生很大的压力，此压力的大小决定于： （1）毛细孔的含水率； （2）冻结速度； （3）未结冰的水向周围能容纳水的孔隙流动的阻力。
2、砼气泡特征参数；
混凝土冻融破坏典型特征 3、砼冻融破坏特征； √
3、提高抗冻性的技术方法。
混凝土表面龟 裂现象。
混凝土表面出现缺 边、掉角、开裂的
现象。
冻融破坏（1）
冻融破坏（2）
提高混凝土抗冻性的技术方法
1、优选原材料，提高原材料自身的抗冻性； 2、配合比设计，减小水灰比，减小毛细孔所占比例； 3、掺加引气剂，引入稳定的气泡； 4、掺加矿物掺合料，细化孔径，降低混凝土内部可冻水比例； 5、掺加轻集料，吸收膨胀应力。
3、提高抗冻性的技术方法。
混凝土抗冻性数学模型
当0.25<w/c<0.35 D 1 F1 60 .0 5 e 0 .2a 3 当0.35<w/c<0.40 D 1 F0 60 .4 9 e 0 .2a 8
当0.40<w/c<0.45 D 1 F 0 10 .0 5 e 0 .0 3a 1
1、砼冻融破坏机理；
)
需要掌握的知识
1、砼冻融破坏机理； 2、混凝土气泡特征参数； 3、砼冻融破坏特征； 4、提高砼抗冻性的技术方法。
.
..
混凝土冻融破坏机理
1、混凝土中水的冰点 冰点：
某一压力下，水、冰共存的平衡温度，通常指1个大气压下溶有空
砼中的水分在0 气的水与冰平衡共存的温度，0℃ 。
混凝土中水的冰点：
℃时为什么不结 混凝土中的水溶有盐类，根据稀溶液的性质，其冰点要低于纯水时
的冰点，冰点的降低值与溶液的浓度成正比：
冰？ TT0 Kf m
由于混凝土中水的盐溶液浓度相对比较低，因此浓度对冰点的影响 较小，只比普通状态的水的冰点略有降低1~2℃ 。
(ddTP)冰点T（VH水溶 化 V冰）p
2
r
引起混凝土中水的冰点降低的主要因素是细孔的曲面水，细孔的曲 面水使水面内侧压力P减小。P与r成反比，半径越小，冰点越低。由于 混凝土毛细孔的直径各不相同，所以混凝土各种状态的水的冰点是不同 的，半径为150左右的凝胶孔中的水，其冰点约为-73~78 ℃。凝胶孔由 于孔径较小，因此实际上不会结冰。
热忱欢迎各位老师 莅临课堂！
新华社电稿
新华网西宁２月２０日电（冰清 黄梁） 这里白天的最高气温也在零下１０摄氏度左右，干冷
的空气几乎要凝结。然而，建设中的“世界屋脊”铁路— —青藏铁路却没有被“冻住”。
混凝土的耐久性
(
抗
抗
抗抗
抗
水 、 气 渗 透 性 能
碱
冻钢
集
融筋
料
循锈
反
环蚀
应
性性
性
能能
能
硫 酸 盐 侵 蚀 性 能
水泥石中毛细孔的水由于结冰膨胀，向最邻近的气孔排出多余的水 分产生的最大压力：
Pmax3(1.09 S 1)uKR (L rb332 L2)
η：水的粘性系数；S：毛细孔的含水率；u：每降低1℃冻结水的增 加率，R：温度降低速度；：气孔半径；L：气孔间隔系数。
B、渗透压
1、砼冻融破坏机理；√
2、砼气泡特征参数；
混凝土冻融破坏评价方法
将饱和水的试件浸没在盛有水或盐的水溶液的容器中，放入冻融循环 箱中，使试件中心温度在-17 ℃±2℃到8±2℃中进行冻融循环，每次循 环经历2~4h，最后以试件强度损失25%，重量损失5%的冻融循环次数作 为混凝土抗冻性评价指标。也可用试件的动弹模量的变化率进行评价。抗 冻性指数：
量时，冻害才会发生。 （2）环境温度的降低程度
混凝土毛细孔中的水是在不同的负温下结冰的，温度越低，冰的体积 越大，水冰混合物的破坏压力越大。 （3）混凝土受反复冻融循环的次数
反复冻融过程中，混凝土内部的裂缝逐渐增多，加快破坏。 （4）混凝土内部结构特征
毛细孔孔径、比例等，气泡特征等。
影响混凝土抗冻性的因素很多，内因主要有水泥品种，矿物掺合料， 粗集料品质，化学外加剂以及水灰比，灰集比等，其中尤以引气最重要。
3、砼冻融破坏特征；
3、提高抗冻性的技术方法。
当毛细孔内的水结冰时，凝胶孔中的水处于过冷状态，过冷水的蒸
汽压比同温度下冰的蒸汽压高，将发生凝胶水向毛细孔中冰的界面渗透，
直至达到平衡状态，从而产生渗透压。渗透压力与蒸汽压之间的关系:
p RTln Pw V Pi
:凝胶水的蒸汽压；：毛细孔中水的蒸汽压。
P：相对动弹性模量，N：相对动弹性模量达到60%时的循环次数。
抗冻等级 低 普通 中等 高
指标 10%≤ <30% ； D50≤抗冻标号<D150
≥ 30% ； 抗冻标号≥D150 ≥ 60% ； 抗冻标号≥D300 ≥80% ； 抗冻标号D300
混凝土抗冻性影响因素
（1）混凝土内部的充水程度 混凝土内部充水程度不同，冻害的程度各异。饱水程度超过临界含水
含气量与气泡间距系数的确定
新拌混凝土中的含气量A与 气泡间距S存在较好的相关性 （相关性R=0.89）。可由含气量 控制混凝土的气泡间距系数。
水灰比与气泡特征参数的关系
随着水灰比的降低，在含气量一定的情况下，气泡直径与间距 减小。
Байду номын сангаас
1、砼冻融破坏机理；
2、砼气泡特征参数； √ 抗冻性与含气量A的关系 3、砼冻融破坏特征；
当含气量一定时，气泡半径越小，则气泡个数就越多，气泡间 距系数S就越小。当气泡半径不变时，含气量越大，气泡间距系数 就越小。气泡间距的大小由含气量决定。
硬化混凝土含气量的确定
新拌混凝土中的含气量A与 硬化混凝土的含气量有一定的线 性关系（相关性R=0.89）。新拌 混凝土的含气量可由含气量测定 仪测定，据此可计算出硬化混凝 土的含气量。
自20世纪40年代后期开始，人们普遍认识到通过在混凝土中引入大 量直径为数十微米的稳定气泡是解决混凝土受冻破坏最有效的方法。引 气后混凝土的抗冻性成倍提高。
Pmax3(1.09 S 1)uKR (L rb332 L2)
气泡特征参数
1、含气量，a 2、气泡比表面或气泡平均半径，r 3、气泡间距系数，S
2、混凝土冻融破坏机理
在某一冻结温度下混凝土毛细孔中存在结冰的水和过冷的水，结冰 的水产生体积膨胀；过冷的水发生迁移，引起各种压力（膨胀压与渗透 压），导致混凝土破坏。
A、膨胀压 水结冰时体积膨胀达9%，如混凝土毛细孔中含水率超过临界值
（91.7%），则结冰时产生很大的压力，此压力的大小决定于： （1）毛细孔的含水率； （2）冻结速度； （3）未结冰的水向周围能容纳水的孔隙流动的阻力。
2、砼气泡特征参数；
混凝土冻融破坏典型特征 3、砼冻融破坏特征； √
3、提高抗冻性的技术方法。
混凝土表面龟 裂现象。
混凝土表面出现缺 边、掉角、开裂的
现象。
冻融破坏（1）
冻融破坏（2）
提高混凝土抗冻性的技术方法
1、优选原材料，提高原材料自身的抗冻性； 2、配合比设计，减小水灰比，减小毛细孔所占比例； 3、掺加引气剂，引入稳定的气泡； 4、掺加矿物掺合料，细化孔径，降低混凝土内部可冻水比例； 5、掺加轻集料，吸收膨胀应力。
3、提高抗冻性的技术方法。
混凝土抗冻性数学模型
当0.25<w/c<0.35 D 1 F1 60 .0 5 e 0 .2a 3 当0.35<w/c<0.40 D 1 F0 60 .4 9 e 0 .2a 8
当0.40<w/c<0.45 D 1 F 0 10 .0 5 e 0 .0 3a 1
1、砼冻融破坏机理；
)
需要掌握的知识
1、砼冻融破坏机理； 2、混凝土气泡特征参数； 3、砼冻融破坏特征； 4、提高砼抗冻性的技术方法。
.
..
混凝土冻融破坏机理
1、混凝土中水的冰点 冰点：
某一压力下，水、冰共存的平衡温度，通常指1个大气压下溶有空
砼中的水分在0 气的水与冰平衡共存的温度，0℃ 。
混凝土中水的冰点：
℃时为什么不结 混凝土中的水溶有盐类，根据稀溶液的性质，其冰点要低于纯水时
的冰点，冰点的降低值与溶液的浓度成正比：
冰？ TT0 Kf m
由于混凝土中水的盐溶液浓度相对比较低，因此浓度对冰点的影响 较小，只比普通状态的水的冰点略有降低1~2℃ 。
(ddTP)冰点T（VH水溶 化 V冰）p
2
r
引起混凝土中水的冰点降低的主要因素是细孔的曲面水，细孔的曲 面水使水面内侧压力P减小。P与r成反比，半径越小，冰点越低。由于 混凝土毛细孔的直径各不相同，所以混凝土各种状态的水的冰点是不同 的，半径为150左右的凝胶孔中的水，其冰点约为-73~78 ℃。凝胶孔由 于孔径较小，因此实际上不会结冰。
热忱欢迎各位老师 莅临课堂！
新华社电稿
新华网西宁２月２０日电（冰清 黄梁） 这里白天的最高气温也在零下１０摄氏度左右，干冷
的空气几乎要凝结。然而，建设中的“世界屋脊”铁路— —青藏铁路却没有被“冻住”。
混凝土的耐久性
(
抗
抗
抗抗
抗
水 、 气 渗 透 性 能
碱
冻钢
集
融筋
料
循锈
反
环蚀
应
性性
性
能能
能
硫 酸 盐 侵 蚀 性 能
水泥石中毛细孔的水由于结冰膨胀，向最邻近的气孔排出多余的水 分产生的最大压力：
Pmax3(1.09 S 1)uKR (L rb332 L2)
η：水的粘性系数；S：毛细孔的含水率；u：每降低1℃冻结水的增 加率，R：温度降低速度；：气孔半径；L：气孔间隔系数。
B、渗透压
1、砼冻融破坏机理；√
2、砼气泡特征参数；
混凝土冻融破坏评价方法
将饱和水的试件浸没在盛有水或盐的水溶液的容器中，放入冻融循环 箱中，使试件中心温度在-17 ℃±2℃到8±2℃中进行冻融循环，每次循 环经历2~4h，最后以试件强度损失25%，重量损失5%的冻融循环次数作 为混凝土抗冻性评价指标。也可用试件的动弹模量的变化率进行评价。抗 冻性指数：
量时，冻害才会发生。 （2）环境温度的降低程度
混凝土毛细孔中的水是在不同的负温下结冰的，温度越低，冰的体积 越大，水冰混合物的破坏压力越大。 （3）混凝土受反复冻融循环的次数
反复冻融过程中，混凝土内部的裂缝逐渐增多，加快破坏。 （4）混凝土内部结构特征
毛细孔孔径、比例等，气泡特征等。
影响混凝土抗冻性的因素很多，内因主要有水泥品种，矿物掺合料， 粗集料品质，化学外加剂以及水灰比，灰集比等，其中尤以引气最重要。
3、砼冻融破坏特征；
3、提高抗冻性的技术方法。
当毛细孔内的水结冰时，凝胶孔中的水处于过冷状态，过冷水的蒸
汽压比同温度下冰的蒸汽压高，将发生凝胶水向毛细孔中冰的界面渗透，
直至达到平衡状态，从而产生渗透压。渗透压力与蒸汽压之间的关系:
p RTln Pw V Pi
:凝胶水的蒸汽压；：毛细孔中水的蒸汽压。