混凝土冻融破坏机理及影响混凝土抗冻性能的主要因素

资料大小：160KB
资料类型：.PDF
资料等级：
发布时间：2021-09-17

资料介绍

混凝土冻融破坏机理及影响混凝土抗冻性能的主要因素
房志华，谢殿华，白金
(内蒙古辽河工程局股份有限公司，内蒙古翁牛特024005)
[摘要] 混凝土冻融循环破坏会降低混凝土建筑物的使用寿命，造成经济损失甚至发生安全事
故。文章从分析混凝土冻融破坏机理入手，找出了影响混凝土抗冻性能的主要因素，为提高混凝土的
抗冻性提供了技术途径。
[关键词] 混凝土冻融破坏机理；保证抗冻性；技术措施
中图分类号：TV 43 文章标识码：B 文章编号：1009—0088(2012)05—0156—01
1 混凝土冻融破坏机理
混凝土是一种由水泥砂浆和粗骨料组成的含毛细
孑L的复合材料。为了获得浇筑混凝土时所需要的和易
性，混凝土中加入的拌和水总要多于水泥所需的水化
用水。这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。这些连通的毛
细孔就是导致混凝土遭受冻害的主要原因。
目前学术界比较公认的混凝土冻融破坏机理是美
国学者T．C．Powerse提出的膨胀压和渗透压理论。该
理论认为：吸水饱和的混凝土在冻融过程中，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，由水转变成冰时，体积
膨胀9％，因受毛细孑L壁约束而产生膨胀压力，从而在
毛细孔周围的微观结构中产生拉应力。其二是当毛细
孑L水冻结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结
构中的迁移和重分布而产生的渗透压。由于表面张力
的作用，昆凝土毛细孑L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一78qC以下，因
而由冰和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。另外，凝胶孑L水
向毛细孔渗透的结果，必然会使毛细孔中冰的体积不
断增大，形成更大的膨胀压力。当混凝土受冻时，这两
种压力会损伤混凝土的微观结构。当然，一次作用造
成的损伤远不足以使混凝土的宏观力学性能发生可以
觉察的变化，只有当经过反复多次的冻融循环后，损伤
(微裂缝)逐步积累，不断扩大，发展成互相连通的大
裂缝，使混凝土的强度逐渐降低，最后甚至完全丧失。
如果混凝土的含水量小于其饱和含水量的91．
7％，那么当混凝土受冻时，毛细孔水的结冰膨胀可被
非含水孑L体吸收，不会形成损伤混凝土微观结构的膨
胀压。因此，饱水状态是混凝土遭受冻融剥蚀破坏的
必要条件之一。另一必要条件是外界气温的正负变
化，能使混凝土毛细孑L中的水发生反复的冻融循环。
这两个必要条件，决定了混凝土的冻融破坏是从表面
开始的层层剥蚀破坏。
冻融对水T混凝土结构的破坏作用的大小，取决
于混凝土的抗冻性能强弱、饱水程度高低、最低环境气
温、冻融速率、最大冻深和年冻融循环次数等因素。影
响混凝土抗冻性能强弱的主要因素有：混凝土的水灰
比、含气量、水泥品种、骨料质量、外加剂和掺合料等。
2 影响混凝土抗冻性的主要因素
2．I 混凝土含气量对其抗冻性的影响
2．I．1 含气量定义
《混凝土结构耐久性设计规范》(GB／T50476-
2008)给出的定义是：混凝土中气泡体积与混凝土总
体积的比值。对于采用引气工艺的混凝土，气泡体积
包括掺入引气剂后形成的气泡体积和混凝土拌合过程
中挟带的空气体积。
2．1．2 含气量标准
含气量标准是指国家或行业对不同抗冻标号、不
同级配、不同环境条件下的混凝土所规定的含气量下
限值。
《混凝土结构耐久性设计规范》(GB／T50476-
2008)对混凝土含气量作了相应规定。含气量必须通
过试验确定。在混凝土配比单上注明。
2．1．3 含气量检测方法
《混凝土结构耐久性设计规范》(GB／T50476-
2008)规定：①含气量从运至施工现场的新拌混凝土
中取样用含气量测定仪(气压法)测定，允许绝对误差
为±1．0％，测定方法应符合现行国家标准《普通混凝
土拌合物性能试验方法标准》GB／T50080；②气泡间隔
系数为从硬化混凝土中取样(芯)测得的数值，用直线