混凝土冻融循环破坏研究进展
混凝土受冻融循环影响下的力学性能变化研究
混凝土受冻融循环影响下的力学性能变化研究一、研究背景随着我国经济的快速发展，城市化进程不断加快，大量的建筑工程需要使用混凝土。
然而，混凝土在受到冻融循环的影响后，其力学性能会发生变化，这给混凝土结构的安全性带来了一定的隐患。
因此，对混凝土受冻融循环影响下的力学性能变化进行研究具有重要的理论价值和实际意义。
二、冻融循环对混凝土的影响1.冻融循环引起混凝土体积变化冻融循环是指混凝土在冬季受到低温冻结，然后在春季又经历高温融化的过程。
这种循环的频率和幅度对混凝土的性能影响很大。
由于混凝土中的水分在冻结时膨胀，从而使混凝土体积增大，当温度升高时，冰层会融化，混凝土中的水分会重新进入毛细孔中，使混凝土体积缩小。
这种反复的体积变化会导致混凝土内部应力的变化，从而影响其力学性能。
2.冻融循环引起混凝土微观结构的变化混凝土是一种多相材料，其中的水泥石、骨料和孔隙等组成部分的微观结构都会受到冻融循环的影响。
当混凝土中的水分冻结时，会形成冰晶，这些冰晶会在混凝土中形成一定的应力，当温度升高时，冰晶会融化，从而导致混凝土内部应力的变化。
此外，冻融循环还会使混凝土中的毛细孔壁面发生变化，从而影响混凝土的孔隙结构和水分迁移性能。
三、混凝土受冻融循环影响下的力学性能变化1.冻融循环对混凝土的强度影响冻融循环会引起混凝土内部应力的变化，从而影响其强度。
研究表明，当混凝土经历多次冻融循环后，其强度会逐渐下降。
这是因为冻融循环会使混凝土中的孔隙结构发生变化，从而导致混凝土内部应力的集中，使混凝土的强度降低。
2.冻融循环对混凝土的韧性影响混凝土的韧性是指其在受到外力作用时能够发生一定程度的变形而不破坏的能力。
冻融循环会使混凝土内部应力的变化，从而影响其韧性。
研究表明，当混凝土经历多次冻融循环后，其韧性会逐渐下降。
这是因为冻融循环会使混凝土中的孔隙结构发生变化，从而导致混凝土内部应力的集中，使混凝土的韧性降低。
3.冻融循环对混凝土的抗裂性影响混凝土的抗裂性是指其在受到外力作用时能够抵抗裂纹产生和扩展的能力。
混凝土冻融循环对耐久性能的影响研究
混凝土冻融循环对耐久性能的影响研究混凝土作为重要的建筑材料之一，在工程中扮演着不可或缺的角色。
然而，随着气候变化和环境污染的加剧，混凝土结构的耐久性能面临着挑战。
其中，冻融循环是导致混凝土劣化的主要原因之一。
因此，对混凝土冻融循环对耐久性能的影响进行深入研究，具有重要的理论意义和实践价值。
冻融循环指的是混凝土在低温环境下经历冻结和解冻的过程。
冻融循环对混凝土的耐久性能产生影响的原因主要有两方面。
首先，冻融循环导致混凝土内部水分的冻结和膨胀，从而产生应力，引起混凝土的微裂缝和破坏。
其次，冻融循环还加速了混凝土中钢筋锈蚀的过程，进一步降低了混凝土的耐久性。
混凝土的力学性能是评价混凝土耐久性能的重要指标之一。
冻融循环会对混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量等力学性能产生影响。
研究表明，在冻融循环的作用下，混凝土的力学性能会逐渐降低。
这是由于冻融过程中产生的应力会破坏混凝土内部的物理结构，引起微观孔隙的扩大和减少混凝土的密实性，从而导致力学性能的下降。
除了力学性能，混凝土的耐久性能还包括抗渗性、耐久性和耐久性指数等。
冻融循环会降低混凝土的抗渗性能，增加水分进入混凝土内部的可能性。
另外，冻融循环还会进一步促进混凝土中的化学反应，导致钢筋锈蚀加剧，进一步降低混凝土的耐久性。
耐久性指数是评价混凝土耐久性能的重要指标之一，它综合考虑了混凝土的多种耐久性能参数。
冻融循环会降低混凝土的耐久性指数，从而导致工程结构寿命缩短。
为了提高混凝土的耐冻融性能，工程实践中采取了一系列措施。
例如，在设计和施工中合理选择混凝土配合比、添加冻融剂和合理控制捣打时间等。
此外，研究者还发现，通过添加细长纤维等措施可以有效改善混凝土的耐冻融性能。
这些措施在一定程度上减缓了混凝土中的冻融损伤，提高了混凝土结构的耐久性。
总而言之，混凝土冻融循环对耐久性能产生了显著的影响。
深入研究混凝土冻融循环对耐久性能的影响，对于提高混凝土结构的耐久性，延长结构寿命具有重要的意义。
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。
混凝土中冻融循环对性能的影响研究
混凝土中冻融循环对性能的影响研究一、研究背景随着我国建筑工程的不断发展，混凝土已经成为建筑材料中的重要组成部分。
然而，混凝土在使用中经常遇到冬季低温和春季高温的冻融循环问题，这会给混凝土的性能和使用寿命带来很大的影响。
因此，对混凝土中冻融循环对性能的影响进行研究具有重要的理论和实际意义。
二、冻融循环的原理当混凝土遇到低温时，其中的水分会结冰膨胀，从而使混凝土中的孔隙变大，压力增大。
当混凝土遇到高温时，结冰的水分会融化，孔隙缩小，压力减小。
这种交替的膨胀和收缩会导致混凝土的内部结构发生变化，从而影响其性能。
三、冻融循环对混凝土性能的影响1.力学性能冻融循环会使混凝土的强度、韧性和抗裂性能下降。
其中，强度的下降是由于混凝土中的孔隙增大，从而导致混凝土中的应力集中。
韧性和抗裂性能的下降是由于混凝土中的微裂缝扩大，从而导致混凝土的破坏。
2.耐久性冻融循环会使混凝土的耐久性下降。
其中，碳化和腐蚀是常见的耐久性问题。
冻融循环会使混凝土表面的碳化层破坏，从而导致混凝土的碳化速度加快。
同时，冻融循环会使混凝土中的氧化物和离子穿过混凝土的孔隙，从而导致混凝土的腐蚀。
3.微观结构冻融循环会使混凝土的微观结构发生变化。
其中，冻融循环会使混凝土中的孔隙增多和扩大，从而使混凝土的密度和强度下降。
同时，冻融循环会使混凝土中的微观裂缝扩大，从而导致混凝土的韧性和抗裂性能下降。
四、影响因素1.混凝土配合比混凝土配合比是影响混凝土冻融循环性能的重要因素。
适当的配合比可以使混凝土中的孔隙最小化，从而提高混凝土的耐久性和强度。
2.混凝土强度等级混凝土强度等级是影响混凝土冻融循环性能的重要因素。
高强度混凝土的冻融循环性能通常比低强度混凝土好。
3.砂率砂率是影响混凝土冻融循环性能的重要因素。
砂率过高或过低都会影响混凝土的孔隙率和密度，从而影响混凝土的冻融循环性能。
4.骨料种类和粒径骨料种类和粒径是影响混凝土冻融循环性能的重要因素。
适当的骨料种类和粒径可以使混凝土中的孔隙最小化，从而提高混凝土的冻融循环性能。
混凝土在冻融循环中的性能变化研究
混凝土在冻融循环中的性能变化研究一、引言混凝土是一种重要的建筑材料，在建筑工程中得到广泛应用。
然而，由于外界环境的影响，如气候变化、自然灾害等，混凝土结构易受损坏。
特别是在寒冷地区，冬季气温低，往往会发生冻融循环现象，对混凝土的性能产生不良影响。
因此，混凝土在冻融循环中的性能变化研究显得尤为重要。
二、冻融循环的影响因素1.温度变化在冬季，气温低，混凝土的温度也会随之下降。
当混凝土内部温度降至0℃以下时，其中的水分会凝固成冰，导致混凝土内部产生体积膨胀，从而引发混凝土的裂纹和脱落。
2.水分状态混凝土中的水分状态也是冻融循环的重要影响因素。
当水分进入混凝土内部后，会与混凝土中的水泥反应，形成水化产物。
但是，当温度下降时，水分会凝固成冰，从而导致水化产物的破坏，使混凝土的强度、抗裂性等性能下降。
3.循环次数冻融循环次数也是影响混凝土性能变化的因素之一。
随着循环次数的增加，混凝土内部的裂纹和脱落现象会不断加剧，从而导致混凝土的强度、抗裂性等性能逐渐下降。
三、混凝土在冻融循环中的性能变化1.强度冻融循环会导致混凝土内部产生裂纹和脱落现象，从而影响混凝土的强度。
实验结果表明，经过一定次数的冻融循环后，混凝土的抗压强度、抗拉强度等性能会逐渐下降。
2.抗裂性冻融循环会导致混凝土内部产生裂纹，从而影响混凝土的抗裂性。
实验结果表明，经过一定次数的冻融循环后，混凝土的抗裂性能逐渐下降。
3.耐久性冻融循环会导致混凝土内部产生裂纹和脱落现象，从而影响混凝土的耐久性。
实验结果表明，经过一定次数的冻融循环后，混凝土的耐久性会逐渐下降。
四、提高混凝土耐冻性的方法1.控制水泥用量水泥是混凝土中的主要组成部分，其用量会直接影响混凝土的性能。
因此，控制水泥用量可以有效提高混凝土的耐冻性。
2.添加掺合料掺合料是指在混凝土中添加的非水泥材料，如矿渣粉、飞灰等。
添加适量的掺合料可以改善混凝土的微观结构，从而提高混凝土的耐冻性。
3.改变混凝土配比改变混凝土的配比可以使其具有更好的耐冻性。
高寒地区混凝土冻融破坏演化规律与劣化防控研究
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混凝土经冻融循环后的力学性能研究
混凝土经冻融循环后的力学性能研究一、研究背景混凝土是建筑工程中常用的材料，但是在寒冷的气候条件下，混凝土的强度和耐久性会受到影响。
冬季中，混凝土可能会经历冻融循环过程，这会导致混凝土的力学性能发生变化，从而影响建筑物的结构安全和寿命。
因此，对混凝土经过冻融循环后的力学性能进行研究具有重要的现实意义。
二、研究目的本研究的目的是探究混凝土经过冻融循环后的力学性能变化规律，并分析其影响因素，为建筑工程的设计和施工提供科学依据。
三、研究内容本研究将从以下几个方面展开：1. 混凝土的冻融循环过程2. 冻融循环对混凝土力学性能的影响3. 影响冻融循环对混凝土力学性能的因素4. 提高混凝土冻融循环性能的措施四、内容展开1. 混凝土的冻融循环过程混凝土在冬季遭受低温后，水分会在混凝土内部形成冰晶，导致混凝土结构的体积扩张，从而破坏混凝土的内部结构。
当冰晶融化后，混凝土会发生体积收缩，从而进一步破坏混凝土的内部结构。
这个过程被称为冻融循环。
2. 冻融循环对混凝土力学性能的影响（1）强度经过冻融循环后，混凝土的强度会降低。
这是因为冰晶的形成和融化会导致混凝土内部的微观结构发生变化，从而影响混凝土的强度。
（2）韧性冻融循环也会降低混凝土的韧性，使混凝土更加脆弱。
这是因为冰晶的形成和融化会破坏混凝土内部的微观结构，从而使混凝土的韧性降低。
（3）渗透性冻融循环还会增加混凝土的渗透性，使混凝土更容易受到化学侵蚀的影响。
这是因为冰晶的形成和融化会导致混凝土内部微观结构的破坏，从而增加了混凝土的渗透性。
3. 影响冻融循环对混凝土力学性能的因素（1）混凝土配合比混凝土配合比的不同会影响混凝土的冻融循环性能。
在一定范围内，水灰比越小，混凝土的抗冻性就越好。
（2）混凝土强度等级混凝土强度等级也会影响混凝土的冻融循环性能。
一般来说，强度等级越高的混凝土，其冻融循环性能就越好。
（3）冻融循环次数冻融循环次数也是影响混凝土冻融循环性能的因素。
冻融循环破坏研究进展
外部因素
冻融温度、冻融速率、外加荷载
施工因素
配合比、养护条件
混凝土的密实度越大，抗冻性越好。
混凝土强度越高， 抗冻性越好。
混凝土的开口空隙越多，抗冻性越差。
水灰比越大，开口空隙越大，抗冻性越差。
混凝土的饱水程度达到吸水饱和状态，容易发生冻融破坏。
• 丌同水灰比下混凝土中与混凝土体积膨胀量（%） 水的膨胀与混凝土的体积（%）
破 坏 理 论
孔结构理论 充水系数理论 临界饱水值 理论
目前认可度较高的是美国学者提出的膨 胀压理论和渗透压理论。
3.2 膨胀压理论认为：
•
在一定负温下混凝土中的毛细孔水发生物态变 化, 由水变成冰, 体积膨胀约 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。这种在负温下因水体积膨胀而产生膨 胀压力从而导致的破坏, 主要取决于混凝土中水的 存在形式及其内部微观孔隙结构和外界正负温度 变化等因素。
5 混凝土冻融破坏的防治
设计方面
材料选择及配合比方面
施工方面
掺入少量减水剂、早强剂、 在易出现裂缝的地方加大 防冻剂、引气剂、限制水 控制好坍落度、振捣过程 配筋，对于混凝土构筑物， 灰比、选择抗冻性好的硅 不要太长、加强早期养护。 要有防水、排水措施。 酸盐水泥。
6 感悟
•
混凝土结构发展到现在，理论部分已经趋于 成熟，未来将会有越来越多的人研究混凝土的耐 久性问题，抗冻性作为耐久性方面一个丌可回避 的话题，将会越来越表现出其重要性。目前对于 冻融循环的研究存在很多丌足之处。所以，我们 仍需要努力、努力、再努力。
• 膨胀压理论不渗透压理论的异同点
相同点
都认为是内部压力造成混凝土破坏，即水转变为冰的体积膨胀造成 的水膨胀压力和冰水蒸汽压差别造成的渗透压力。
混凝土路面的冻融性能研究
混凝土路面的冻融性能研究一、研究背景混凝土路面作为公路交通的重要组成部分，其冻融性能是影响其使用寿命和安全性的关键因素。
在北方地区，冬季常常出现雨雪天气，路面易受到冻融循环的影响，导致路面破裂、龟裂等问题，严重影响道路的使用。
因此，研究混凝土路面的冻融性能，对于提高道路的耐久性、减少维护成本具有重要意义。
二、冻融循环对混凝土路面的影响1.冻融循环的定义和原理冻融循环是指混凝土路面在温度周期性变化的情况下，由于水在冰与水之间的相互转化，引起混凝土材料的体积变化，从而导致路面出现龟裂等问题。
冻融循环的主要原因是混凝土中的水分在温度变化的作用下发生物理变化，其中水的结晶是冻融循环的主要原因。
2.混凝土路面在冻融循环条件下的失效机理混凝土路面在冻融循环条件下，受到多种力学和环境因素的影响，如温度变化、水分结晶、应力状态等。
这些因素共同作用，导致混凝土路面的强度、抗裂性、耐久性等性能下降，最终出现龟裂、破坏等问题。
三、混凝土路面的冻融性能测试方法1.常见的混凝土路面冻融性能测试方法常见的混凝土路面冻融性能测试方法主要包括热胀冷缩试验、冰盐试验、冻融循环试验等。
2.冻融循环试验的测试流程和标准冻融循环试验是衡量混凝土路面冻融性能的一种重要方法。
其测试流程包括样品制备、标准养护、冻融循环试验、试验结果分析等步骤。
国内外均有相关的标准规范，如ASTM C666、JTG E20-2011等。
四、冻融性能改善措施1.改善混凝土路面材料性能通过改善混凝土路面材料的性能，如添加掺合料、改变骨料粒径等方法，可以提高混凝土路面的抗冻融性能。
2.改善路面结构设计通过改善路面结构设计，如增加路面厚度、加强路面底部支撑等方法，可以提高混凝土路面的承载能力和抗冻融性能。
3.改善路面维护管理定期进行路面维护管理，如清扫积雪、填补路面缝隙等方法，可以减少路面受到冻融循环的影响，延长路面使用寿命。
五、结论混凝土路面的冻融性能是影响其使用寿命和安全性的关键因素。
混凝土结构施工中的冻融循环与耐久性研究
混凝土结构施工中的冻融循环与耐久性研究混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其在各种气候条件下均显示出良好的性能。
然而，在一些寒冷地区或高海拔地区，冻融循环会对混凝土结构的耐久性产生不可忽视的影响。
因此，研究混凝土结构施工中的冻融循环与耐久性问题，对于确保工程质量和延长使用寿命具有重要的意义。
一、冻融循环对混凝土结构的影响冻融循环是指混凝土在温度周期性变化中经历冻结和融化过程。
当温度降低到混凝土的极限温度以下时，水分在孔隙中冻结，导致水的体积膨胀。
当温度回升时，冻结的水分融化，导致混凝土结构发生收缩。
这种冻融循环的反复作用会引起混凝土材料内部的微观破坏并最终导致结构的损坏。
具体而言，冻融循环对混凝土结构的影响主要表现在以下几个方面：1. 表面剥落：冻融循环引起的水的膨胀和收缩会导致混凝土表面的微裂缝，进而使得混凝土的外表层逐渐剥落。
2. 强度降低：冻融循环对混凝土的抗压强度会产生显著的影响。
冻结过程中，水的膨胀和孔隙内部压力会导致混凝土的强度降低。
3. 孔隙增大：冻融循环可以加剧混凝土的孔隙扩展，导致混凝土内部的孔隙结构变得更加松散，从而影响其整体性能。
二、提高混凝土结构的抗冻融能力为了提高混凝土结构的抗冻融能力和延长其使用寿命，以下几个方面值得重视：1. 使用优质材料：选择高质量的水泥、骨料和外加剂，可以提高混凝土的抗冻融性能。
特别是骨料的选择要注重其抗冻性能，避免因骨料吸水导致的冻胀现象。
2. 控制适宜的水灰比：合理控制混凝土的水灰比，可以减少混凝土的孔隙率，提高其抗冻融性能。
3. 采取增加气泡剂：添加适量的气泡剂可以形成微细气泡在混凝土中分布，从而减缓水的冻胀对混凝土的破坏。
4. 控制结构温度：合理控制混凝土的浇筑温度和养护温度，避免引起过早强度下降和冻胀现象。
三、耐久性研究与建设管理除了考虑冻融循环对混凝土结构的影响外，进行耐久性研究和建设管理也是至关重要的。
以下几个方面需要重视：1. 抗盐-融雪剂性能：在寒冷地区或高海拔地区，盐和融雪剂的使用是必不可少的。
桥梁冻融循环及盐害对混凝土的影响研究
桥梁冻融循环及盐害对混凝土的影响研究桥梁作为现代交通体系中重要的基础设施之一，承载着交通运输的重要功能。
在寒冷地区，桥梁常常需要应对冬季严寒天气带来的冻融循环问题。
同时，一些地区还面临盐害带来的挑战。
本文将探讨桥梁冻融循环及盐害对混凝土的影响，并探讨相关研究成果。
混凝土在冻融循环过程中容易出现开裂和破坏。
冻融循环是指在低温下，由于水在结构内部的冻结和融化引起的循环性破坏。
这种破坏主要是由于水的膨胀力与混凝土的抗压强度不匹配引起的。
在冻融过程中，水在冻结时由于膨胀产生很大的应力，如果混凝土的抗压强度不足以抵抗这种应力，就会引起混凝土的开裂。
随着冻融循环的不断进行，这种开裂会不断扩大，最终导致混凝土的破坏。
盐害是指盐类对混凝土产生的腐蚀和侵蚀作用。
盐分在湿润的环境中会渗透到混凝土中，当水分蒸发时，盐类会在混凝土表面积聚。
这种盐类的积聚会导致混凝土的体积膨胀，并对混凝土的结构性能造成破坏。
此外，盐类还会破坏混凝土中的化学成分，从而降低混凝土的抗压强度和耐久性。
桥梁冻融循环和盐害对混凝土的影响是相互作用的。
在冬季寒冷地区，桥梁上使用的化学融雪剂中常常含有盐类物质。
当这些融雪剂与降雪混合后，形成的盐水会渗透到桥梁结构中。
在冻融循环过程中，盐分会促进水的冻结速度，增加冻融循环对混凝土的破坏。
同时，盐分在冻融循环过程中还会加速混凝土表面的盐聚集和侵蚀作用，加剧盐害的程度。
为了研究桥梁冻融循环及盐害对混凝土的影响，许多学者进行了相关实验和数值模拟。
他们通过在实验室中模拟冻融循环和盐害环境，测量混凝土的性能指标，并观察混凝土的微观结构变化。
研究结果表明，冻融循环和盐害都会对混凝土的强度、抗裂性和耐久性产生显著影响。
同时，这些研究也表明，采取合适的措施可以减轻冻融循环和盐害对混凝土的影响。
为了减轻冻融循环和盐害对混凝土的影响，可以采取以下几种措施。
首先，可以采用高性能混凝土材料，提高混凝土的抗压强度和抗裂性。
其次，可以在混凝土中添加膨胀剂，增加混凝土的抗裂性。
混凝土冻融循环破坏研究进展
混凝土冻融循环破坏研究进展第26卷第6期Vo l 126 No 16材料科学与工程学报Jo urnal o f Mater ials Science &Eng ineer ing总第116期Dec.2008文章编号:1673-2812(2008)06-0990-05混凝土冻融循环破坏研究进展张士萍,邓敏,唐明述(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210016)=摘要> 本文对目前混凝土冻融破坏研究新进展进行了全面综述,介绍了已有的关于冻融破坏机理的几种假说,并且对静水压理论和渗透压理论的适用条件以及合理性提出了质疑。
同时论述了孔结构、饱水度、含气量和环境条件对冻融破坏的影响,国内外冻融循环试验方法和判据以及预防冻融破坏的措施。
=关键词> 混凝土;冻融循环;机理中图分类号:T U 528 文献标识码:AAdvance in Research on Damagement of ConcreteDue to Freeze -thaw CyclesZHANG Sh -i ping,DENG Min,TANG Ming -shu(College of Materials Science and Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009,C hina)=Abstract > T he advance in research on damag ement o f co ncr ete caused by freeze -thaw cycles is reviewed.T he ex isting hy po theses fo r deter io ratio n of concrete due to fr eeze -thaw cycles is discussed,and ther e is do ubt on the applicability and ratio nalit y of hydraulic pressur e and osmo tic pressur e.T he effect o f pore st ruct ur e,w ater satur ation,air -entr aining and env iro nmental co nditions o n f reeze -thaw damag ement,the testing methods and cr iteria fo r fr eeze -thaw cycles and prev entiv e measures ar e also present ed.=Key words > concrete;f reeze -thaw cycles;mechanism收稿日期:2007-11-14;修订日期:2008-03-03作者简介:张士萍(1982-),女,江苏南京人,博士研究生,从事水泥混凝土耐久性方面的研究。
混凝土的冻融循环试验
混凝土的冻融循环试验混凝土在低温环境下的冻融循环作用是造成混凝土结构损坏的主要原因之一。
了解混凝土在冻融循环条件下的性能变化，对于工程结构的设计和建设具有重要意义。
本文将介绍混凝土的冻融循环试验及相关研究。
一、背景混凝土是一种常见的建筑材料，它具有良好的抗压强度和耐久性。
然而，在低温环境下，混凝土会受到冻融循环的影响，产生一系列不可逆的物理和化学变化。
这些变化可能导致混凝土的体积膨胀、裂缝形成和抗压强度下降，从而影响结构的稳定性和使用寿命。
为了研究混凝土在冻融循环条件下的性能变化，科学家们设计了冻融循环试验。
这些试验通常通过将混凝土样品置于特定的冻融循环环境中，并观察其变化情况来评估混凝土的耐久性。
二、试验方法1. 样品制备在进行混凝土的冻融循环试验前，首先需要制备混凝土样品。
根据实验的目的和要求，可以使用不同配比的混凝土。
常见的配合比包括水泥、砂、石子和适量的掺合料。
将混凝土配料按照设计比例进行混合，并确保混合均匀。
然后，将混凝土均匀地倒入模具中，并用振动器进行震实，以确保样品的致密性和一致性。
待混凝土充分凝固和成型后，将样品从模具中取出，准备进行冻融循环试验。
2. 冻融循环条件在试验中，混凝土样品将经历多次冻融循环。
冻融循环条件可以根据实际需要进行设定，常见的条件有温度循环范围、冻结速率和循环次数等。
通常情况下，冻融循环试验是通过将混凝土样品置于冷却室中进行实施。
样品首先会被置于低温环境中冷却到一定温度，然后在冷却温度下保持一段时间。
接下来，样品会被转移到温度升高的环境中，并保持一段时间。
这样，通过多次循环，模拟混凝土在低温和常温环境中的变化。
3. 试验参数与结果分析在冻融循环试验中，会记录并分析多个参数以评估混凝土样品的性能变化。
常见的参数有抗压强度、质量损失、吸水性、渗透性和裂缝形成等。
通过对试验结果的分析，可以得出混凝土在冻融循环条件下的性能变化规律。
这些规律对于混凝土结构的设计和保护具有重要的指导意义。
近年来我国混凝土冻融破坏研究进展
为冻融造成的内部损伤是均匀的，不会产生主裂纹和 小水灰比可明显提高混凝土的抗冻性的结论。郑山锁
局部损伤，以动弹性模量损失为主要指标建立了疲劳 损伤模型预测混凝土的抗冻性。王立久[11]通过引入混
[20] 等基于蔡昊模型推导出最大静水压力的简化解析 计算公式，以动弹性模量的损失量 D表征钢筋混凝
安徽建筑
渗透压的作用下向未冻结的大孔流动。1973年 Litvan [4]提出蒸汽压力假说，认为混凝土孔隙中的毛细水需 经历重分布后才能结冰，在冰冻条件下孔隙中过冷水 的蒸气压大于冰的蒸气压，促使水向外部迁移，在混 凝土表面结冰。1975年 Fagerlund[5]提出了临界水饱和 度理论，认为当混凝土的水饱和度小于一个与极限平 均气孔间隔系数相对应的临界值时,混凝土便不发生 冻融破坏,这个临界值即混凝土临界水饱和度。1992 年 Mihta[6]提出混凝土冻融破坏的温差应力假说，认为 骨料与水泥基体间的热膨胀系数差异较大，发生冻融 时二者的应变差值较大，从而产生应力破坏。2001年 Setzer[7]从热力学角度提出了微冰晶模型，用“微冰晶 泵”效应从理论上描述了冻融循环过程中，混凝土饱 水度不断增加的现象。2006年 Penttala[8]提出超压理 论，认为孔隙中固态冰的化学势小于溶液的化学势， 使得水分向结冰区迁移，在孔隙内部新冻结的冰由于 缺少自由结晶的空间，就会对内壁产生挤压导致裂缝
凝土冻融角以及混凝土极限冻融循环次数 N0的概 土的冻融损伤效果，并认为水灰比是影响混凝土抗冻
念，并以抗冻因子作为表征和评价混凝土抗冻性的唯 性的最主要因素。张益多[21]等模拟预应力混凝土受弯
一指标，从数学角度给出了混凝土抗冻性的数学预测 模型。关虓[12]等基于 Weibull强度理论，利用统计学和
寒区水工混凝土冻融损伤及其防控研究进展
在严寒地区,特别是高寒地区,周期交替变温幅度非常大,使得冻融损伤成为混凝土坝、水闸等大体积水 工混凝土结构极难避免的问题。 早在 20 世纪 40 年代,北欧和北美等寒冷地区的国家就已经开始关注水工 混凝土结构的冻害问题。 我国幅员辽阔,领土西至帕米尔高原,南北横跨纬度近 50°,其中部分地区仍处于 高寒、严寒气候,东北、西北气温年较差可达 50 ℃ ,水工建筑物表面冬、夏最大温差甚至超过 70 ℃ 。 正负温 循环荷载和湿度变化所引发的冻融应力将会使结构产生内外裂缝,降低混凝土的强度和刚度,损伤混凝土结
SU Huaizhi1,2 , XIE Wei1,2
(1. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China)
摘要:混凝土作为水利与水电工程重要的构筑材料,在寒冷地区受到冻融循环作用,易诱发损伤和破坏,使结构性
能劣化,影响结构功能的发挥和使用寿命。 在对水工混凝土冻融病害案例进行统计阐述的基础上,重点从水工混
凝土冻融理论、试验、数值仿真以及冻融损伤识别和冻融病害抑制与修复等方面,论述了水工混凝土冻融损伤的研
Abstract: As a common aging problem caused by the extreme climate in cold region, frost damages lead the structural performance to deterioration with a high probability, especially on the damming concrete widely used in the hydropower project, evenly resulted in unpredictable damages and an adverse effect to the service life of the project. On the basis of statistics, the problems existed and research situation, emphases on the theory research, test method, numerical simulation, damage identification, suppression and monitoring inhibit repair, etc. , are discussed for the research of freezethaw diseases on hydraulic concrete. Suggested with the study, the research of the deterioration mechanism and improved test method subjected to freeze-thaw cycles should be strengthened with the coupled action of multiple damage factors, effective 3D multi-scale model, calculation methods and tools need to be developed to realize the fine numerical simulation of the freeze-thaw diseases process of hydraulic concrete in complex environment, in order to form a complete hydraulic concrete from research ideas, methods to engineering practice freeze-thaw preventive control theory. Key words: hydraulic concrete; frost damage; numerical analysis; impact assessment; preventive control
混凝土中冻融循环试验的研究
混凝土中冻融循环试验的研究一、引言混凝土是建筑工程中重要的材料之一，而冻融循环是混凝土在使用过程中不可避免的环境因素之一，会对混凝土的性能和寿命产生影响。
因此，深入研究混凝土在冻融循环条件下的性能变化规律是很有必要的。
本文将从混凝土的性能、冻融循环试验方法、试验结果分析和改善措施等方面进行研究和探讨。
二、混凝土的性能混凝土是由水泥、砂子、石子等物质按一定比例混合而成的复合材料，具有很好的压缩强度和抗拉强度。
但是，在冻融循环条件下，混凝土的性能会发生变化。
冻融循环会使混凝土中的水分在冻结时膨胀，冰的体积会比水大，从而对混凝土的内部结构造成破坏，使其压缩强度和抗拉强度下降。
三、冻融循环试验方法为了研究混凝土在冻融循环条件下的性能变化规律，需要进行冻融循环试验。
冻融循环试验的方法有很多种，常见的有以下几种：1.标准试验方法：按照国家标准GB/T50082-2009《混凝土耐久性试验方法标准》进行试验，将混凝土试块放入冰箱中进行冻结，然后取出在常温下放置一段时间，再放入冰箱中进行融化，重复进行多次。
2.真实环境试验方法：将混凝土试块放置在户外，让其经受真实环境下的冻融循环。
3.快速冻融试验方法：将混凝土试块放入高温环境中，然后快速放入低温环境中，进行多次循环。
四、试验结果分析进行冻融循环试验后，需要对试验结果进行分析，以了解混凝土在冻融循环条件下的性能变化规律。
试验结果分析可从以下几个方面进行：1.外观变化：观察混凝土试块表面的裂纹情况和颜色变化等，以判断混凝土的破坏程度。
2.重量变化：测量混凝土试块在冻融循环前后的重量变化，以判断混凝土中水分的损失情况。
3.压缩强度和抗拉强度变化：使用万能试验机测试混凝土试块在冻融循环前后的压缩强度和抗拉强度，以判断混凝土的性能变化。
4.微观结构变化：使用扫描电镜等仪器观察混凝土试块的微观结构变化，以更深入地了解混凝土在冻融循环条件下的变化情况。
五、改善措施为了提高混凝土在冻融循环条件下的性能，需要采取一些改善措施，如下：1.选用高强度水泥：高强度水泥具有更好的耐久性和抗冻融性能，可以提高混凝土的性能。
混凝土冻融损伤本构模型研究
其次，冻融损伤混凝土的危害和影响也是研究的重要内容。冻融损伤会导致混 凝土的强度、刚度和稳定性下降，影响工程的安全性和耐久性。此外，冻融损 伤还会导致混凝土的体积膨胀和收缩，引发工程裂缝和变形等问题。
在研究方法方面，学者们采用了多种手段，包括实验研究、数值模拟和理论分 析等。其中，实验研究是最常用的方法，包括原材料实验、配合比实验、冻融 循环实验和性能测试等。数值模拟方法可以模拟冻融过程和混凝土的微观结构 变化，有助于深入理解冻融损伤的机理。理论分析则从宏观和微观两个层面， 对冻融损伤的机理和性能进行解析和预测。
其次，基于实验结果，采用损伤力学和物理力学理论，构建了混凝土冻融损伤 本构模型。该模型综合考虑了混凝土的泊松比、弹性模量、抗剪强度等物理力 学性质的变化，以及微裂缝的产生和发展。
最后，对所建立的本构模型进行验证和分析，将模拟结果与实验数据进行对比， 以评估模型的准确性和适用性。
实验结果与分析
通过对比实验和模拟结果，发现所建立的混凝土冻融损伤本构模型能够较好地 预测混凝土在冻融过程中的宏观表现和微观结构变化。模型能够模拟混凝土在 不同温度条件下的弹性模量、泊松比和抗剪强度的变化趋势，以及微裂缝的产 生和发展过程。
参考内容二
冻融对混凝土本构关系的影响研 究及冻融过程数值模拟
引言
混凝土是一种广泛应用于建筑、道路、桥梁等工程领域的建筑材料。然而，在 某些地区，混凝土结构会受到反复的冻融作用，这对其性能和稳定性产生了重 要影响。冻融作用会引发混凝土内部微观结构和物理性能的变化，从而导致其 强度、刚度和耐久性的降低。因此，研究冻融对混凝土本构关系的影响具有重 要意义。
文献综述
混凝土冻融损伤本构模型的研究是一个复杂的问题，涉及到多个学科领域，如 材料科学、物理学、力学等。在国内外学者的不懈努力下，已经提出了一些混 凝土冻融损伤的本构模型。这些模型大多基于损伤力学和物理力学理论，考虑 了混凝土在冻融过程中的宏微观变化，为分析和预测混凝土冻融损伤提供了有 力支持。
混凝土路面冻融损伤机理及防护措施研究
混凝土路面冻融损伤机理及防护措施研究一、引言混凝土路面是公路交通的重要组成部分，承担着车辆行驶、货物运输等重要任务。
然而，在寒冷地区，路面常常会受到冻融循环的影响，导致路面损伤，甚至破坏，严重影响交通安全和道路使用寿命。
因此，研究混凝土路面冻融损伤机理及防护措施，对于提高公路交通安全和道路使用寿命至关重要。
二、混凝土路面冻融损伤机理1. 冻融循环的原理当路面温度低于0℃时，路面中的水分会结冰，形成冰晶。
冰晶的形成会使路面内部产生应力，当温度升高时，冰晶会融化，产生水分。
这个过程被称为冻融循环。
频繁的冻融循环会导致路面内部的应力不断积累，最终导致路面损伤。
2. 冻融循环对混凝土路面的影响冻融循环对混凝土路面的影响主要表现在以下方面：（1）路面表面开裂：冻融循环会导致路面内部应力不断积累，在一定的条件下，这些应力会导致路面表面产生裂缝。
（2）路面变形：由于冻融循环的影响，路面表面和深部的温度差异会导致路面变形，进而影响车辆行驶。
（3）路面松散：冻融循环造成的应力作用会导致路面内部结构松散，失去原有的承载力。
三、混凝土路面冻融损伤防护措施1. 混凝土路面材料的选择在设计混凝土路面时，应选择低温抗裂性能好的材料，例如添加聚丙烯纤维等增强材料，以提高混凝土的抗裂性能，降低路面开裂的风险。
2. 路面结构设计的优化在混凝土路面的结构设计中，应根据当地的气候条件和水分状况，选择合适的结构形式，例如增加路面厚度、采用特殊的路面材料等，以提高路面的抗冻融性能。
3. 路面养护管理在混凝土路面的养护管理中，应采用科学的管理措施，例如定期清理雪、冰、积水等，保持路面的干燥状态；及时修补路面损伤，防止损伤扩大。
4. 路面加热技术对于一些特殊的地段，例如桥梁、隧道等，可采用路面加热技术，以提高路面温度，防止路面结冰，减少冻融循环对路面的影响。
四、结论混凝土路面冻融损伤是公路交通安全和道路使用寿命的重要隐患。
为了提高公路交通安全和道路使用寿命，需要加强对混凝土路面冻融损伤机理的研究，采取科学合理的防护措施，以保证公路交通的安全和畅通。
混凝土中冻融循环对强度的影响研究
混凝土中冻融循环对强度的影响研究一、背景介绍混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其性能直接影响到建筑物的安全和使用寿命。
而冻融循环是混凝土在使用过程中遇到的一种常见的环境因素，对混凝土的强度、耐久性等性能产生重要影响。
因此，研究混凝土中冻融循环对强度的影响具有重要的理论和实践意义。
二、冻融循环的原理及影响因素冻融循环是指混凝土在冬季遭受低温冰冻后，在春季融化，形成周期性的冻融循环。
冻融循环对混凝土的影响主要表现在以下几个方面：1.冻胀现象：在冰冻过程中，水分会膨胀，导致混凝土表面产生龟裂、剥落等现象。
2.物理性能变化：冻融循环会改变混凝土的体积、密度等物理属性，导致混凝土的性能发生变化。
3.化学性能变化：冻融循环会影响混凝土中的化学反应过程，导致混凝土的化学性能变化。
冻融循环对混凝土的影响因素主要包括以下几个方面：1.混凝土配合比：不同的混凝土配合比对冻融循环的抗性不同，一般来说，水灰比越小，混凝土的抗冻性就越好。
2.混凝土的制备工艺：混凝土的制备工艺和生产工艺也会影响其抗冻性能。
3.混凝土中的添加物：混凝土中添加适量的添加剂可以改善混凝土的抗冻性能。
三、混凝土中冻融循环对强度的影响混凝土的强度是评价混凝土性能的重要指标之一，而冻融循环对混凝土的强度也有一定的影响。
主要表现在以下几个方面：1.抗压强度：一般情况下，混凝土中冻融循环次数越多，抗压强度就越低。
2.弯曲强度：冻融循环会导致混凝土中的微裂纹扩展，进而影响混凝土的弯曲强度。
3.拉伸强度：冻融循环会导致混凝土的体积发生变化，从而影响混凝土的拉伸强度。
四、影响因素分析混凝土中冻融循环对强度的影响主要受以下因素的影响：1.冻融循环次数：冻融循环次数越多，混凝土的强度就越低。
2.混凝土配合比：水灰比越小，混凝土的抗冻性能和强度就越高。
3.混凝土中添加物：适量的添加剂可以改善混凝土的抗冻性能和强度。
4.制备工艺：制备工艺和生产工艺也会影响混凝土的抗冻性能和强度。
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第26卷 第6期Vo l 126 No 16材 料 科 学 与 工 程 学 报Jo urnal o f Mater ials Science &Eng ineer ing总第116期Dec.2008文章编号:1673-2812(2008)06-0990-05混凝土冻融循环破坏研究进展张士萍,邓 敏,唐明述(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210016)=摘 要> 本文对目前混凝土冻融破坏研究新进展进行了全面综述,介绍了已有的关于冻融破坏机理的几种假说,并且对静水压理论和渗透压理论的适用条件以及合理性提出了质疑。
同时论述了孔结构、饱水度、含气量和环境条件对冻融破坏的影响,国内外冻融循环试验方法和判据以及预防冻融破坏的措施。
=关键词> 混凝土;冻融循环;机理中图分类号:T U 528 文献标识码:AAdvance in Research on Damagement of ConcreteDue to Freeze -thaw CyclesZHANG Sh -i ping,DENG Min,TANG Ming -shu(College of Materials Science and Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009,C hina)=Abstract > T he advance in research on damag ement o f co ncr ete caused by freeze -thaw cycles is reviewed.T he ex isting hy po theses fo r deter io ratio n of concrete due to fr eeze -thaw cycles is discussed,and ther e is do ubt on the applicability andratio nalit y of hydraulic pressur e and osmo tic pressur e.T he effect o f pore st ruct ur e,w ater satur ation,air -entr aining and env iro nmental co nditions o n f reeze -thaw damag ement,the testing methods and cr iteria fo r fr eeze -thaw cycles and prev entiv e measures ar e also present ed.=Key words > concrete;f reeze -thaw cycles;mechanism收稿日期:2007-11-14;修订日期:2008-03-03作者简介:张士萍(1982-),女,江苏南京人,博士研究生,从事水泥混凝土耐久性方面的研究。
E -m ail :zhang shipi ng1982@126.co m.1 引 言混凝土用于工程建设迄今已有150年左右的历史。
人们对混凝土性能的改善和提高随着工程实践的增多和科学技术的发展而不断完善。
随着时间的推移,人们认识到已建工程并非都是耐久的,远低于设计寿命、过早破坏的事例层出不穷。
这些过早/衰老0的工程不仅需要耗用庞大的重建与维修费用,还会造成间接经济损失和安全隐患,专家们把这种现象称为/混凝土耐久性危机0,发达国家已经为此付出了巨大代价。
抗冻性是混凝土耐久性的最重要的指标之一。
因此,工程界对提高混凝土抗冻性非常关心。
混凝土的抗冻耐久性引起国内外众多学者的兴趣,不仅因为它是影响混凝土使用寿命与性能的一个非常重要的因素,同时也因为混凝土的冻害发生的范围极其广泛。
我国地域辽阔,有相当大的地区处于严寒地带,不少水工建筑物出现了冻融破坏现象。
寒冷地区的水工、港工、道路和桥梁等工程中的混凝土结构物或构筑物在冻融循环作用下的冻融破坏是运行过程中的主要病害[1]。
但是,目前关于混凝土冻融破坏机理众说纷纭,高性能混凝土抗冻性试验结果也不一致。
这使得在工程实践中对如何提高混凝土抗冻性,以及对掺粉煤灰混凝土在一些重要工程部位的应用是否适当等问题存在不同看法。
2 冻融破坏机理混凝土的冻融破坏过程是比较复杂的物理变化过程。
一般认为,冻融破坏主要是因为在某一冻结温度下,水结冰产生体积膨胀,过冷水发生迁移,引起各种压力,当压力超过混凝土能承受的应力时,混凝土内部孔隙及微裂缝逐渐增大,扩展并互相连通,强度逐渐降低,造成混凝土破坏[2]。
目前提出的冻融破坏理论主要有静水压经典理论、渗透压理论、冰棱镜理论、基于过冷液体的静水压修正理论、饱水度理论等等[3-7]。
但目前公认程度较高的,仍是由美国学者T.C.Po wer s 提出的膨胀压理论和渗透压理论,他认为吸水饱和的混凝土在冻融过程中遭受的破坏力主要有以下两部分:膨胀压力和渗透压力。
其中静水压理论最具有代表性,混凝土在潮湿条件下,首先毛细孔吸满水,混凝土在搅拌成型时都会带一些大的空气泡,这些空气泡内壁也能吸附水,但在常压下很难吸满水,总还能留有没有水的空间。
在低温下毛细孔中水结成冰,体积膨胀,趋向于把未冻水推向大的空气泡方向流动,这就形成静水压力。
冰的饱和蒸汽压小于水,这个蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区迁移,这就是渗透压。
对静水压和渗透压何者是冻融破坏的主要因素,很多学者有不同的见解。
Pow ers本人后来偏向渗透压假说[8],而Fag erlund,P igeo n等人的研究结果却从不同侧面支持了静水压假说[9,10]。
李天媛从理论分析计算着手及客观存在的实验现象出发来论证静水压和渗透压大小,危害作用及程度,最后得出静水压是混凝土冻害的主要因素[11]。
渗透压假说和静水压假说最大的不同在于未结冰孔溶液迁移的方向。
静水压和渗透压目前既不能由试验测定,也很难用物理化学公式准确计算。
一般认为,水胶比大、强度较低以及龄期较短、水化程度较低的混凝土,静水压力破坏是主要的;而对水胶比较小、强度较高及含盐量大的环境下冻融的混凝土,渗透压起主要作用[12]。
丹麦S.Chatt erji[13]也对静水压理论提出了质疑,认为结冰后混凝土强度反而提高。
按照静水压理论,只有在至少一端封闭的孔中才会产生静水压,但是混凝土中的毛细孔比较复杂,可能存在两端连通、两端封闭或者一端连通的其中一种情况或者三种情况同时并存,因此可能需要考虑该理论是否具有一定的适用条件。
渗透压的产生首先需要渗透膜,允许一部分溶液通过,但是混凝土材料中什么物质起渗透膜的作用目前还没有明确的定论,有人认为凝胶起了渗透膜的作用,但并没有证据。
同时有人用饱水石膏试件进行试验,结果发现冰冻时也发生了膨胀[14],而石膏内部不存在孔溶液差,因此不可能形成渗透压,关于渗透压还需要进一步的研究证实。
德国的M.J.Set zer[15]、美国的G.W.Scherer[16,17]、英国的F.Br esme[18]还从热力学角度分析了固、液、气(冰、水、蒸汽)三相平衡共存的条件,指出混凝土冻融破坏的必然性。
众所周知石子或石材的孔隙中的盐结晶会产生应力,从而导致开裂。
冰与盐结晶相似,结晶的时候也会产生应力,称为结晶压,是导致破坏的一个重要原因。
盐结晶的驱动力是过饱和度,冰的驱动力是过冷度。
凝固过程就是产生晶核和晶核生长的过程,而且这两种过程是同时进行的。
结晶压是研究冻融破坏的一个重要参数,杨全兵老师通过试验测出了不同溶液的结冰压的大小[19],但是结晶压在混凝土中是如何作用的还需要深入研究,笔者正在做这方面的工作。
有人提出冻胀力的概念,即混凝土在受冻时,内部自由水结冰体积膨胀从而产生的压力。
当温度降低到混凝土孔溶液的冰点时,存在于混凝土中的水有一部分开始结冰,逐渐由液相变为固相,这时参与水泥水化作用的水减少了,水化作用减慢,强度增长相应较慢。
硬化早期,水泥水化未完全,早期强度也小,水冻结成冰后,体积大约膨胀9%,这个冻胀应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值,使混凝土受到不同程度的破坏而导致强度降低和耐久性下降。
郭成举曾指出[20],/多孔材料的冻融破坏归根结底是一种力学行为,只有从力学的角度出发才能加以阐明0。
混凝土在冻融作用下的破坏,是由于混凝土内部的水在冻结时发生体积膨胀引起的。
问题在于,水在冻结时以怎样的方式产生破坏力。
他通过试验计算出毛细管周围混凝土体所处的应力状态,推得-18e时包裹着球形水体的冰壳上最大的切向拉应力为90M P a,如此之大的拉应力是冰和混凝土所无法承受的。
由于混凝土内部结构非常复杂,具有多尺度性,是一种不均匀材料,近期又有人利用CT探测静动力荷载条件下,材料内部的裂纹演化过程,尤其是X射线CT技术的无损动态特性,为混凝土破坏的细观机理的研究提供了可能[21,22]。
另外,冯乃谦提到在分析混凝土冻害机理时,必须注意结冰后一部分水泥石膨胀,而另一部分水泥石由于水化硅酸钙凝胶失水而产生收缩,要考虑这两部分的叠加作用[23]。
还有人提出温度应力,这一假说主要是针对高强或高性能混凝土冻融破坏现象提出的。
该假说认为高强或高性能混凝土冻融破坏主要是因为集料与胶凝材料之间热膨胀系数相差较大,在温度变化过程中变形量相差较大,从而产生温度疲劳应力破坏。
3冻融破坏的影响因素3.1孔结构对冻融破坏的影响常温下,硬化混凝土是由未水化的水泥、水泥水化产物、集料、水、空气共同组成的气-液-固三相平衡体系。
当混凝土处于负温时,孔隙中的水发生相变。
因此连通的毛细孔对混凝土抗冻性影响最大[21]。
混凝土中的孔隙一般分为水泥石中的凝胶孔、毛细孔和大气孔等三种,凝胶孔不受冻害;孔径较小的毛细孔(约320!以下),由于其中水冰点极低,一般也不受冻害;而1000!以上的毛细孔则受冻融作用影响,大的气孔中的水结冰是混凝土受冻破坏的最主要危害因素[24]。
吴中伟教授曾提出了孔结构理论,认为混凝土的冻融破坏与混凝土内部微孔结构有关,他把孔分为四级:r<20L m为无害孔,r=20-50L m为少害孔,r=50-200L m为有害孔,r>200L m为多害孔,对混凝土冻融破坏影响较大的为>100L m的孔[25]。
孔结构之所以与冻融破坏有密切的联系主要体现在孔中的水在冻融循环过程中的作用。
一般来说,孔隙率越大,相对含水量越多,则可冻水量也就越多。
水灰比直接影响混凝土的孔隙率及孔结构。
随着水灰比的增大,不仅含有可冻水的开孔体积增加,而且平均孔径也增大,因而混凝土的抗冻性必然降低。
硬化混凝土孔结构参数包括孔隙率、孔径大小、孔径分布、孔形状和气泡间距系数。