冻融循环破坏研究进展PPT演示文稿
冻融循环对混凝土耐久性的影响课件
冻融循环对混凝土耐久性的影响
冻融循环
冷库温度在0℃以上的时间较长，使结 构体表面的冰霜融化成水滴，水分将沿着 结构表面的孔隙或毛细孔通路向结构内部 渗透；当库温降低为0℃以下时，其中的水 分结成冰，产生膨胀，膨胀应力较大时， 结构出现裂缝。结构件表面和内部所含水 分的冻结和融化的交替出现，称为冻融循 环。
冻融循环的影响
冻融循环的反复出现，造成建筑构造的 严重破坏。而只冻结不融化也会造成冻胀 破坏，致使墙身开裂。抹灰成片脱落，重 者可使墙身完全失去承载力和保温性能， 冻融循环可以造成建筑构造内部的严重风 化，失去耐久性。
混凝土的耐久性
混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其 良好的使用性能和外观完整性，从而维持 混凝土结构的安全、正常使用的能力称为 耐久性。
混凝土材料的耐久性指标一般包括：
• • • • • 抗渗性 抗冻性 抗侵蚀性 混凝土的碳化（中性化） 碱骨料反应
混凝土耐久性的重要性
保证混凝土构筑物运行的安全性 延长混凝土构筑物的服役寿命 节约混凝土构筑物维护成本 节约自然资源，减少消耗 改善人类居住的环境条件
典型混凝土的冻融破坏
当结构处于冰点以下环境时，部分混凝 土孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过 冷的水发生迁移形成各种压力达到一定程 度时，导致混凝土的破坏。混凝土发生冻 融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重 时可以露出石子。
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，如水池、发电站、 冷却塔以及与水接触部位的道路、建筑物等。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100%的工程 局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏，如丰 满坝、云峰坝等，有的工程在施工过程中或竣工 后不久即发现严重的冻害。经调查发现，混凝土 冻融破坏不仅在“三北”地区存在，而且在长江 以北、黄河以南的中部地区，混凝土结构物的冻 融破坏现象也广泛存在。由此可见，混凝土的抗 冻性是混凝土耐久性中最重要的问题。
路面的冻融与冻结课件
混凝土受 拉开裂
盐溶液
路面的冻融与冻结课件
混凝土： 混凝土是由硬化水泥浆体和骨料组成
的含毛细孔的复合材料。
含水原因：
为了获得混凝土所必要的和易性，其拌和水 量总要多于水泥水化所需的水量，那部分多余 水便以游离水的形式滞留于混凝土中，形成占 有一定体积的连通毛细孔。
这些连通毛细孔就是导致混凝土遭受冻害的 主要原因。
过冷水迁移渗透结果必然会使毛细孔中冰的体 积不断增大，从而形成更大的膨胀压力。
路面的冻融与冻结课件
冻融破坏的两个必要条件：
• 一是混凝土必须接触水或混凝土中有一 定的含水量。
• 另一个必要条件是混凝土所处的环境必 须存在反复交替的正负温度。
路面的冻融与冻结课件
• 一、材料对抗冻性的影响。
• 二、配合比对抗冻性的影响。 • 三、施工工艺对抗冻性的影响。
刻槽填充型
路面的冻融与冻结课件
1.对冻结抑制材料颗粒表面作憎水化处理， 能够降低冰点下降剂的吸湿性能； 同时， 憎 水颗粒周围分布亲水性颗粒， 能够增加盐分 的析出速度，确保冻结抑制效果的发挥； 2.醋酸类 、 磷酸类等复盐作为新的冰点下降 剂， 使冻结抑制效果大幅增加， -9℃条件下 仍然能够发挥冻结抑制的功能； 3.冻结抑制路面的冻结抑制效果可以维持6~7 年， 且夏季盐分析出量比冬季少。
路面的冻融与冻结课件
a）车辆需要减速或急转弯处。 b）路面状况变化显著的地方， c）特别容易冻结的地方， d）需要尽可能减少喷洒融雪剂的地方 e）在缺少除雪车或者除雪车无法作业的地 方以及喷洒融雪剂困难的地方。
路面的冻融与冻结课件
路面的冻融与冻结课件
(1)可以延迟路面的冻结时间,缩短冻结期。 (2)减少除雪作用次数,提高除雪作用效率。 (3)减少冬季道路的养护成本。
混凝土结构的冻融循环试验与分析
混凝土结构的冻融循环试验与分析一、前言混凝土作为一种广泛应用的建筑材料，其耐久性一直是人们关注的焦点。
在冬季，混凝土结构的冻融循环会对其耐久性产生影响。
因此，进行冻融循环试验与分析对混凝土结构的设计、施工和维护具有重要的意义。
二、试验原理混凝土结构的冻融循环试验是指将混凝土试件（一般为立方体或圆柱体）置于-18℃的环境中，在一定时间内进行冻结，随后将试件恢复至室温，再进行一定时间的自然晾干。
重复这一过程，以模拟混凝土结构在冬季的冻融循环过程。
试验中，通过观察试件的破坏形态、测量其质量损失、强度变化等指标，来评估混凝土结构的耐久性。
三、试验步骤1. 制备混凝土试件混凝土试件的制备要求符合相关标准，如GB/T 50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》等。
试件的尺寸和数量应根据试验要求确定。
2. 对试件进行养护制备完成的混凝土试件需要进行养护，以保证其强度和密实度。
养护条件通常为标准养护条件，即湿度不小于95%，温度不低于20℃。
在规定的养护时间内，试件应保持养护状态，不得有露面、渗水等情况。
3. 进行试验试验前，将混凝土试件取出养护室，待其表面水分蒸发后，测量试件的尺寸和质量。
随后，将试件放置于-18℃的环境中，进行冻结。
冻结时间应根据试验要求确定，一般为24小时。
冻结后，将试件取出，放置于室温下自然晾干。
晾干时间应根据试验要求确定，一般为24小时。
完成一次冻融循环后，重复上述步骤，直至试验结束。
4. 评估试件的性能指标在试验过程中，需要评估试件的性能指标，如质量损失、强度变化等。
评估方法应根据试验要求确定。
四、试验结果分析1. 质量损失质量损失是指试件在冻融循环过程中的质量变化。
通常用试件质量损失率来衡量混凝土结构的耐久性。
试件质量损失率的计算公式为：试件质量损失率（%）=（试件干重-试件湿重）/ 试件干重×100%其中，试件干重为试件在105℃下烘干后的质量，试件湿重为试件在室温下的质量。
防冻融冰工作总结PPT
关注气候变化影响
密切关注气候变化趋势，评估其对电力设备 运行和防冻融冰工作的影响，提前做好准备 。
推进智能化发展
利用物联网、大数据和人工智能等技术，推进电力 设备的智能化发展，提高防冻融冰工作的效率和准 确性。
加强跨区域合作
与其他地区和国家开展合作，共享防冻融冰 经验和技术成果，共同应对极端天气对电力 设备带来的挑战。
防冻融冰工作总结
contents
目录
• 工作背景与目标 • 工作进展及完成情况 • 存在问题与困难分析 • 经验教训与改进措施 • 下一步工作计划与展望 • 感谢与致敬
01
工作背景与目标
防冻融冰工作重要性
01
02
03
保障供水安全
防止冰冻对供水管道、水 表等设施造成损坏，确保 冬季正常供水。
维护生产设备
故障。
管理不善
02 管理层对工作流程和职责划分不明确，导致协调不畅
。
技术更新滞后
03
未能及时跟进新技术，导致遇到技术难题时无法迅速
解决。
困难与挑战总结
1 2
时间紧迫
防冻融冰工作需要在有限时间内完成，时间压力 较大。
环境恶劣
在极端天气条件下进行工作，对人员和设备都是 极大的考验。
3
资源有限
人力、物力等资源有限，需要合理分配和利用。
任务分工与协作
供水设施防冻保暖工程
01
由水务部门负责实施，协调相关单位配合，确保工程质量和进
度。
生产设备防冻维护
02
由生产企业负责实施，组织专业团队进行设备检查和维护，确
保设备安全稳定运行。
农作物防冻措施研究
03
由农业部门负责牵头，联合科研机构和农业技术推广部门共同
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。
演示文稿混凝土抗冻融性能试验研究
R28 /MPa 53.9 51.6 47.3
含气量 % 3.1 4.9 7.4
R28 /MPa 63.5 55.2 46
编号
E1 E2 E3
容重 kg/m3 2386 2350 2278
含气量 % 2.8 4.7 7.0
R28 /MPa 60.2 53.4 46.3
DK
大连市建筑科学研究设计院股份有限公司
三、试验方法
1、试验设备： 快速冻融试验机，动弹模量测试仪 试件尺寸为100 mm×100 mm×400 mm。 冻融温度分别控制在-17±2℃和8±2℃。
DK
大连市建筑科学研究设计院股份有限公司
第6页，共24页。
三、试验方法
2、试验方法： 《水工混凝土试验规程》 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》 3、测试指标： 相对动弹性模量和质量损失率。
1、通过A1试件饱水冻融——验证结冰压力破坏 2、通过A2试件置于防冻液中冻融——验证温度应力破坏 3、通过A1试件验证普通C50混凝土的抗冻融性能
DK
大连市建筑科学研究设计院股份有限公司
第10页，共24页。
四、试验结果
相对动弹性模量
140.00% 120.00%
A2,注防冻液，温度应力
100.00%
5、不掺引气剂混凝土抗冻融能力很差，强度等级对混凝土抗 冻性能影响较小。
DK
大连市建筑科学研究设计院股份有限公司
第21页，共24页。
七、强度等级影响
选用D引气剂，控制含气量5%，对比C50和C30抗 冻融性能
等级 编号 C50 D2
容重 kg/m3
2322
含气量 %
4.9
R28 /MPa
55.2
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 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。
冻融循环对土壤团聚体与微生物特性影响研究进展
冻融循环对土壤团聚体与微生物特性影响研究进展摘要：在高纬度和高海拔等寒冷地区，冻融循环会导致土壤水分和热量的变化，进而对土壤的物理化学特性和微生物群落产生显著影响。
通过对土壤冻结与融化过程的分析，我们可以预测土壤结构和生态变化，为理解气候变化下土壤团聚体和微生物之间的相互作用提供基础。
本文从土壤团聚体和微生物特性的角度入手，结合已有的相关研究，揭示土壤团聚体和微生物之间的互作机制。
我们将研究冻结循环对土壤团聚体粒径分布、稳定性、孔隙结构等特性的影响，以及冻结周期对土壤团聚体组成、稳定性、孔隙结构的影响。
关键词：冻融循环；土壤团聚体；土壤孔隙结构；微生物群落；微生物生物量一、土壤团聚体与微生物的关系（一）不同粒径团聚体对微生物的影响团聚体是微生物驱动的一种特殊生态系统，也是微生物驱动的物质循环的重要环节。
团聚体的特性经常与整个土壤的均匀性有很大的区别，这导致了团聚体在空间上的分布不均。
团聚体内部的微小空间限制了许多可能对微生物构成威胁的因素，因此团聚体内部成为微生物的“避难所”。
颗粒大小对土壤中的细菌群落结构有着显著的影响。
一般来说，小颗粒尺寸的细菌群落结构比大颗粒尺寸的细菌群落结构更有利于细菌群落的形成和稳定。
在团聚体中，不论是细菌还是放线菌，都倾向于以小颗粒级团聚体为主。
相反，大颗粒级的团聚体主要由真菌组成。
土壤微生物生物量是评估土壤肥力的一个重要参数，它与团聚体的大小有密切关系，而且小团聚体的微生物生物量通常比大团聚体更大。
此外，团聚体的大小也会影响细菌的生理和代谢活动。
在团聚体形成的过程中，微生物占据了一定的空间，即团聚体粒子内部及其间的空隙。
（二）微生物对团聚体结构的影响松散的土壤有助于增加微生物的数量和活力，这也会直接提升土壤中细菌、真菌等微生物的种类和数量，进而改善土壤质量。
团聚体的生成与稳定都与土壤中的微生物种群结构紧密相关。
微生物生成团聚体主要通过两种方式：一是某些真菌和放线菌利用物理黏附作用，使土壤颗粒发生物理性的粘连，从而形成暂时且较大的团聚体；二是利用多糖、蛋白质、DNA等物质与自身或其他物质的结合，形成稳定的微团聚体。
土的冻融循环
土的冻融循环土的冻融循环是指土壤在冬季冻结和春季融化的循环过程。
这一循环在地理学、地质学以及农业等领域都具有重要意义。
土壤的冻融循环对于生态系统的稳定性、土地利用以及农作物生长都有着重要影响。
冻结是指土壤中的水分在低温下凝结成冰的过程。
当气温降至0摄氏度以下时，土壤中的水分开始凝结形成冰。
冰的形成会导致土壤的体积增大，引起土壤的膨胀，这种现象被称为土壤胀缩。
土壤胀缩会对建筑物、道路等基础设施造成破坏，因此在寒冷地区，需要采取相应的措施来防止土壤胀缩带来的损害。
土壤的冻结还会对农作物的生长产生影响。
当土壤冻结时，土壤中的水分被冻结成冰，无法被植物吸收利用。
这会导致农作物在冬季无法正常生长，甚至可能导致农作物的死亡。
因此，在寒冷地区的农业生产中，需要选择适应寒冷条件的农作物，或者采取保护措施，如覆盖保护地膜等，来减轻冻害对农作物的影响。
春季融化是指土壤中的冰在气温升高时逐渐融化的过程。
当气温回升到0摄氏度以上时，土壤中的冰开始融化，水分重新进入土壤中。
这对于土壤的水分补给具有重要意义。
融化后的水分可以被植物吸收利用，促进农作物的生长。
同时，融化后的水分也可以渗入地下，补充地下水资源。
土壤的冻融循环还对土壤的物理、化学和生物性质产生影响。
冻结和融化过程的交替会改变土壤的孔隙结构，影响土壤的通气性和渗透性。
此外，冻结和融化过程中水分的变化还会影响土壤中的微生物活动和养分循环。
总结起来，土的冻融循环是一个复杂而重要的地理过程。
它对于土壤的胀缩、农作物生长以及土壤的物理、化学和生物性质都有着重要影响。
在寒冷地区，需要采取相应的措施来减轻冻害对农作物和基础设施的影响，同时也需要充分利用冻融循环过程中的水分，保护土壤资源，促进生态系统的稳定。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3、冻融破坏的机理
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,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。
6
3.1 目前提出的混凝土冻融破坏理论
Diagram 膨胀压理论
渗透压理论
水的离析层 理论
凝土毛细孔中结冰造成的冻胀开裂使混凝土的弹
性模量、抗压强度、抗拉强度等力学性能严重下
降，危及结构物的安全性。一般认为混凝土的冻
融破坏是一个物理作用过程。
2
图1 冻融循环引起的混凝土结构劣化
3
图2 海洋环境下混凝土柱由于混凝土质量的差异而导致的不同劣化现象
4
2、冻融破坏研究的意义
• 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，世界各国每年都要花费巨额费用维修 被腐蚀的混凝土结构。因此对混凝土冻融 循环的研究就很有必要。
16
• 4.3 我国国家标准规定的抗冻性试验方法
• 用28天龄期的试件进行慢冻法，试件为立方体 （150mm×150mm×150mm）,到达试验龄期的前四天， 将冻融试件放在20℃的水中浸泡，水深应没过试件顶面 2cm以上。在温度-17℃至-20℃下冻结4h，然后在20℃的 水中溶解4h，至此为一次冻融循环，需8h。每次冻融循环 后测定其重量和抗压强度，同时达到重量损失5%和强度 损失25%的最大冻融循环次数，即为混凝土的抗冻标号， 例如D300。
混凝土冻融循环破坏（读书报 告）
汇报：费彩会 导师：何世钦
1
1 冻融破坏的定义
•
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
饱水状态和冻融循环交替作用是发生混凝土冻融
破坏的必要条件。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
破
孔结构理论
坏
理
充水系数理论
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。
7
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。
14
4 国内外混凝土抗冻性能试验方法
• 4.1 美国标准规定的抗冻性能试验方法 • 称为混凝土快速冻融试验方法，包括：快速冰冻水融法
和快速气冻水融法。两种方法规定冻融循环温度为17.8℃—4.4℃，每个试件应连续进行300次冻融循环，或 进行到室内的相对动弹模量降到初始值的60%为止。该实 验用DF表示耐久性系数，即： • DF=P×N/M • 式中P为N次冻融循环后的相对动弹性模量：N为规定的 最小值而停止实验时的循环次数：M为规定的经受冻融循 环的次数。
8
硬化初期混凝土中水的存在形式
9
3.3 渗透压理论认为
• 渗透压力是由孔内冰与未冻水两相的自由能之 差引起的。在一定的温度下, 由于冰的自由能小于 液态水的自由能。在冻结时, 凝胶孔中的水流向毛 细孔, 当水到达毛细孔时,产生冻结, 冰的体积增加 。当毛细孔水结成冰时, 凝胶孔中过冷水在混凝土 微观结构中迁移和重分布从而引起渗透压。
15
• 4.2 英国标准规定的冻融试验方法 规定试件尺寸为 75mm×75mm×2250mm~3050mm试件在-15℃ 温度下冻16~17h,在20℃的水中养护72h。试件经 50次冻融循环后计算相对长度变化率。即： ∆L=(L50-L0）/L0
式中：L50 为经历50次冻融循环后试件的长度： L0 为试件原始长度。
17
5 混凝土冻融破坏的防治
18
6 感悟
•混凝土结构发展到现在来自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不可回避
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不足之处。所以，我们
仍需要努力、努力、再努力。
19
10
• 膨胀压理论与渗透压理论的异同点
11
3.4 影响混凝土冻融破坏的因素
12
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。
13
• 不同水灰比下混凝土中冰及水体积的膨胀量