浅析混凝土冻融破坏机理及防治对策
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土冻融 破坏 的防治对 策 。
下两 种情 况 。
１ １ 混 凝土凝 固前受 冻 ．
１ 混凝 土冻 融 破 坏 机 理
混凝 土是 由水 泥砂 浆 和粗 骨料 组成 的毛 细源自文库 多
这 时的拌 和水 尚未 参与水 化反 应 。混凝 土 的冰 冻作用 类 似于 饱 和粘 土 冻胀 的情 况 ， 即拌 和 水结 冰
孔体 。在拌 制混凝 土 时为 了得 到 必 要 的 和 易性 ， 加
入 的拌 和水 总要 多于水 泥 的水 化水 。这 部分 多于 的 水便 以游离水 的形 式滞 留于混凝 土 中形成 连通 的毛
使混凝 土体 积膨 胀 。混凝 土 的凝结 过程 因拌 和水结 冰而 中断 ， 到 温 度 上 升 混 凝 土 拌 和 水 融 化 为 止 。 直
如此 时重新 振捣 混凝 土 ， 则混凝 土 照常凝结 硬 化 ， 对
凝土 内部的孔结构和气泡含量多少密切相关 。孔越 少越小 ， 破坏作用越小 ， 封闭气泡越多， 抗冻性越好 。 影 响混凝 土抗 冻 性 的 因素 除 了孔 结构 的含 气 量外 ，
１６ ２
甘
肃
科
技
第２ ６卷
还包括 ： 混凝土的饱和度、 水灰比、 混凝土的龄期、 集 料的孔隙率及其间的含水率等。 下面结合冻融破坏主要因素具体探讨一下混凝
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
此 时受冻 的 混凝 土 其 强 度 损失 最 大 ， 因为 与 毛 细孔 水结 冰 相 关 的 膨 胀使 混凝 土 内部 结 构 严 重 受
损 ， 成不 可恢 复 的强 度损 失 。混凝 土 所 取 得 的强 造
度越低 ， 抵抗 冻结 破坏 的能力 就 越差 ， 其 因此 时水泥 尚未充 分水 化 ， 起缓 冲调 节 作 用 的胶 凝 孔 尚未完 全 形 成 ， 以这 种早 期 冻 害 对 混凝 土及 钢 筋 混凝 土 结 所 构 的危 害最 大 ， 必须 尽 量避免 。 应
失效 、 化学 腐蚀失 效 、 钢筋 锈蚀 造成 结 构破坏 等 。
裂 。在 反 复冻融 循 环 后 ， 凝 土 中 的裂缝 会相 互 贯 混
通， 其强 度 也会逐 渐 降低 ， 至 最 后完 全 丧 失 ， 混 甚 使
凝 土结 构 由表 及 里遭 受破 坏 。 关 于混 凝 土 早 期 受冻 问题 ， 纳起 来 不外 乎 以 归
第２ ６卷 第 ２ ３期 ２１ ０ ０年 ｌ ２月
甘肃 科技
Ｇａ ｕ Ｓ ｉｎｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｎｓ ｃ ｅ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ
２ ６
Ｄｅ ． ｃ
Ⅳｏ ２ ．３
２ Ｏ ０１
浅 析 混 凝 土 冻 融破 坏 机理 及 防治 对 策
窦鹏涛
（ 兰州铁道设计 院有 限公 司 ， 甘肃 兰州 ７０ ０ ） ３０ ０ 摘 要： 混凝土冻融破 坏是我 国北方高寒地 区混凝土 结构产 生的主要 病害 。通 过对混 凝土冻 融过程 中破坏机理 分
细孔 ， 占有一 定 的体 积 。这 种 毛细 孔 中的 自由水 并
就是导 致混凝 土遭受 冻 害 的主要 因素 。因为水 遇冷
其 强度 的增 长不 会产 生不 利影 响 。但 如不 重新振 捣
密 实 ， 混凝 土 中就 会 留下 因水 结 冰 而 形成 的大 量 则
结冰会 发生体 积膨胀 ， 引起 混凝 土 内部结构 的破 坏 。
析， 在此基础上 提出了混 凝土冻融破坏 防治对策 ， 结合 耐久性规范对冻融混 凝土结 构耐久性设 计进行 了归 纳和总 并
结。
关键 词 ： 融 破 坏 ； 理 ； 凝 孔 ； 细 孔 ； 坏 ； 冻 机 胶 毛 破 耐久 性 中 图分 类 号 ：Ｕ ２ Ｔ ５８
混凝 土耐久 性 问题 ， 指 结 构 在 所 使用 的环 境 是 下 由于 内部原 因或 外 部 原 因 引 起 结 构 的长 期 演 变 ， 最终 使混 凝土丧 失使 用 能力 ， 即所 谓 的耐久 性失 效 。 耐久 性失 效 的原 因很 多 ， 冻 融失 效 、 一 料反 应 有 碱 集
但 应指 出 ， 在正 常情 况下 ， 细孔 中 的水结 冰并不 至 毛
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 一
于使 混凝 土 内部结构 遭 到破 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
下两 种情 况 。
１ １ 混 凝土凝 固前受 冻 ．
１ 混凝 土冻 融 破 坏 机 理
混凝 土是 由水 泥砂 浆 和粗 骨料 组成 的毛 细源自文库 多
这 时的拌 和水 尚未 参与水 化反 应 。混凝 土 的冰 冻作用 类 似于 饱 和粘 土 冻胀 的情 况 ， 即拌 和 水结 冰
孔体 。在拌 制混凝 土 时为 了得 到 必 要 的 和 易性 ， 加
入 的拌 和水 总要 多于水 泥 的水 化水 。这 部分 多于 的 水便 以游离水 的形 式滞 留于混凝 土 中形成 连通 的毛
使混凝 土体 积膨 胀 。混凝 土 的凝结 过程 因拌 和水结 冰而 中断 ， 到 温 度 上 升 混 凝 土 拌 和 水 融 化 为 止 。 直
如此 时重新 振捣 混凝 土 ， 则混凝 土 照常凝结 硬 化 ， 对
凝土 内部的孔结构和气泡含量多少密切相关 。孔越 少越小 ， 破坏作用越小 ， 封闭气泡越多， 抗冻性越好 。 影 响混凝 土抗 冻 性 的 因素 除 了孔 结构 的含 气 量外 ，
１６ ２
甘
肃
科
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第２ ６卷
还包括 ： 混凝土的饱和度、 水灰比、 混凝土的龄期、 集 料的孔隙率及其间的含水率等。 下面结合冻融破坏主要因素具体探讨一下混凝
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
此 时受冻 的 混凝 土 其 强 度 损失 最 大 ， 因为 与 毛 细孔 水结 冰 相 关 的 膨 胀使 混凝 土 内部 结 构 严 重 受
损 ， 成不 可恢 复 的强 度损 失 。混凝 土 所 取 得 的强 造
度越低 ， 抵抗 冻结 破坏 的能力 就 越差 ， 其 因此 时水泥 尚未充 分水 化 ， 起缓 冲调 节 作 用 的胶 凝 孔 尚未完 全 形 成 ， 以这 种早 期 冻 害 对 混凝 土及 钢 筋 混凝 土 结 所 构 的危 害最 大 ， 必须 尽 量避免 。 应
失效 、 化学 腐蚀失 效 、 钢筋 锈蚀 造成 结 构破坏 等 。
裂 。在 反 复冻融 循 环 后 ， 凝 土 中 的裂缝 会相 互 贯 混
通， 其强 度 也会逐 渐 降低 ， 至 最 后完 全 丧 失 ， 混 甚 使
凝 土结 构 由表 及 里遭 受破 坏 。 关 于混 凝 土 早 期 受冻 问题 ， 纳起 来 不外 乎 以 归
第２ ６卷 第 ２ ３期 ２１ ０ ０年 ｌ ２月
甘肃 科技
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２ Ｏ ０１
浅 析 混 凝 土 冻 融破 坏 机理 及 防治 对 策
窦鹏涛
（ 兰州铁道设计 院有 限公 司 ， 甘肃 兰州 ７０ ０ ） ３０ ０ 摘 要： 混凝土冻融破 坏是我 国北方高寒地 区混凝土 结构产 生的主要 病害 。通 过对混 凝土冻 融过程 中破坏机理 分
细孔 ， 占有一 定 的体 积 。这 种 毛细 孔 中的 自由水 并
就是导 致混凝 土遭受 冻 害 的主要 因素 。因为水 遇冷
其 强度 的增 长不 会产 生不 利影 响 。但 如不 重新振 捣
密 实 ， 混凝 土 中就 会 留下 因水 结 冰 而 形成 的大 量 则
结冰会 发生体 积膨胀 ， 引起 混凝 土 内部结构 的破 坏 。
析， 在此基础上 提出了混 凝土冻融破坏 防治对策 ， 结合 耐久性规范对冻融混 凝土结 构耐久性设 计进行 了归 纳和总 并
结。
关键 词 ： 融 破 坏 ； 理 ； 凝 孔 ； 细 孔 ； 坏 ； 冻 机 胶 毛 破 耐久 性 中 图分 类 号 ：Ｕ ２ Ｔ ５８
混凝 土耐久 性 问题 ， 指 结 构 在 所 使用 的环 境 是 下 由于 内部原 因或 外 部 原 因 引 起 结 构 的长 期 演 变 ， 最终 使混 凝土丧 失使 用 能力 ， 即所 谓 的耐久 性失 效 。 耐久 性失 效 的原 因很 多 ， 冻 融失 效 、 一 料反 应 有 碱 集
但 应指 出 ， 在正 常情 况下 ， 细孔 中 的水结 冰并不 至 毛
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 一
于使 混凝 土 内部结构 遭 到破 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