混凝土抗凍性研究

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1、型至塹丕j型皂2016年第3期[文章編號(hào)]1002-0624(2016)03-0048-05混凝土抗凍性研究范昕然(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院，四川重慶400074)[摘要]通過(guò)分析混凝土凍融破壞的原因及凍融破壞的主要形式，總結(jié)了凍融破壞的機(jī)理和’凍融破壞的影響因素，并對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外不同的混凝土抗凍試驗(yàn)方法。結(jié)果表明：凍結(jié)對(duì)混凝土的破壞力是水結(jié)冰體積膨脹造成的靜水壓力和冰水蒸汽壓差和溶液中鹽濃度差造成的滲透壓兩者共同作用的結(jié)果；平均氣泡間距是影響混凝土抗凍性的最主要因素；目前國(guó)內(nèi)主要采用快凍法試驗(yàn)，因?yàn)榭靸龇ㄅc慢凍法相比，具有試驗(yàn)周期短，采用無(wú)損檢測(cè)，試驗(yàn)工作

2、量小，誤差小，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。【關(guān)鍵詞】混凝土抗凍性；凍融破壞機(jī)理；影響因素；抗凍試驗(yàn)方法[中圖分類號(hào)]TU528[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A0引言1．2靜水壓理論1945年，鮑爾斯(T．C，Powers)提出了“靜水壓混凝土的凍融破壞與鋼筋銹蝕、堿集料反應(yīng)一假說(shuō)”，即在冰凍過(guò)程中，混凝土孔隙中部分溶液起被視為混凝土最主要的三大耐久性問(wèn)題。寒冷地因結(jié)冰膨脹迫使未結(jié)冰的溶液溢出，通過(guò)微孔的區(qū)混凝土的破壞多數(shù)與凍融作用或者凍融與鋼筋過(guò)程中產(chǎn)生粘結(jié)阻力，最終形成靜水壓，當(dāng)這種靜銹蝕的復(fù)合作用有關(guān)，混凝土的抗凍性已成為混凝水壓力超過(guò)混凝土的臨界膨脹壓力時(shí)，造成混凝土耐久性中最

3、主要的問(wèn)題，一些國(guó)家甚至把抗凍性土逐漸破壞。混凝土的孔隙率越大、孔徑越大、連試驗(yàn)也稱作耐久性試驗(yàn)。因此提高混凝土抗凍性能通距離越遠(yuǎn)、滲透性越差混凝土的抗凍性能就越是解決混凝土耐久性的重要途徑之一。差。在混凝土中距冰凍地點(diǎn)存在一個(gè)II缶界范圍，當(dāng)1混凝土的凍融破壞機(jī)理孔間距未超過(guò)這個(gè)臨界尺寸時(shí)，對(duì)混凝土的抗凍對(duì)于混凝土的凍融破壞機(jī)理的研究，國(guó)內(nèi)外性是不起作用的。5年后，POWERS又證明了這一學(xué)者經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的努力，做了大量的工作，提出了假說(shuō)，并深入的探討了混凝土中的平均氣孔間距一系列的理論、假說(shuō)。目前提出的混凝土凍融破壞()。當(dāng)L<250m時(shí)才能提高混凝土的

4、抗凍性機(jī)理有：水的離析成層理論靜水壓理論、滲透壓能，并將￡作為一個(gè)衡量混凝土抗凍性能的一個(gè)理論、現(xiàn)象學(xué)理論、充水系數(shù)理論、臨界飽水值理標(biāo)準(zhǔn)。論和孔結(jié)構(gòu)理論、其中具有代表性的是靜水壓假靜水壓假說(shuō)能夠充分說(shuō)明混凝土凍融破壞的說(shuō)和滲透壓假說(shuō)。許多表現(xiàn)，但就水壓力本身而言，作用力是瞬間1．1水的離析成層理論的，它隨著時(shí)間的推移作用力逐漸減弱。但實(shí)際上1944年坷林斯(A．R．Collins)基于凍土的研究混凝土的凍融破壞隨時(shí)間的推移而日益加劇最終提出的理論?；炷恋膬鋈谄茐氖怯捎诨炷劣蓪?dǎo)致混凝土破壞。所以，靜水壓假說(shuō)很難解釋水泥表及里孔隙水分分層結(jié)冰，冰晶增大而

5、形成一系漿體首次冰凍和再次冰凍時(shí)水分的運(yùn)動(dòng)情況。列平行的冷凍薄層，最后造成混凝土的層狀剝離1．3滲透壓理論破壞。鮑爾斯、海爾姆斯(PowersandHelmuth1953)，·48·2016年第3期東北水利水電水利科研賴特曼(LiGan1975、1980)提出。認(rèn)為：混凝土凍結(jié)m為少害孔；r=50-200m為有害孔；r>200m時(shí)，毛細(xì)孔中水的冰點(diǎn)與孔徑有關(guān)，孔徑越小，冰為多害孔，對(duì)混凝土凍融破壞影響較大的為大于點(diǎn)越低，當(dāng)大毛細(xì)孔中水結(jié)冰時(shí)，孔隙水中的離子t00m的孑L。濃度將提高，而蒸汽壓將下降，這時(shí)小毛細(xì)孔中未綜上所述，凍結(jié)對(duì)混凝土的破壞力是水結(jié)冰結(jié)冰

6、的水就可能向大毛細(xì)孔中滲透而形成壓力，體積膨脹造成的靜水壓力和冰水蒸汽壓差和溶液這種滲透壓力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土中鹽濃度差造成的滲透壓兩者共同作用的結(jié)果。就遭受了破壞。滲透壓是由孔內(nèi)冰和未凍水兩相在一定的飽水情況下，多次的凍融循環(huán)使破壞作的自由能之差引起的。用累積，猶如疲勞作用，使冰凍引起的微裂紋不斷LiGan認(rèn)為：混凝土毛細(xì)管水不能在原位結(jié)冰，擴(kuò)大，發(fā)展成互相連通的大裂縫，使強(qiáng)度逐漸降低解釋了毛細(xì)孔水遷移的動(dòng)力在于蒸汽壓力的不直至完全喪失，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的崩潰。同；同時(shí)也證實(shí)了多孔材料的凍結(jié)破壞也可能由2混凝土凍融破壞的主要形式于飽和的結(jié)冰

7、非膨脹液體(如乙醇)所引起。在寒冷地區(qū)，凍融循環(huán)會(huì)造成混凝土建筑物靜水壓理論和滲透壓理論最大的不同在于未破壞或損傷，這與混凝土材料微觀結(jié)構(gòu)有著密不結(jié)冰孔溶液的遷移方向。靜水壓假說(shuō)認(rèn)為孔溶液可分的關(guān)系。同時(shí)，劣化的本身又取決于混凝土使離開(kāi)冰晶體，由大孔向JJ＼~L遷移；滲透壓假說(shuō)則認(rèn)用環(huán)境的影響。一般情況下，混凝土受到凍融循環(huán)為由小孑L移向大孑L。作用后常出現(xiàn)2種破壞形式：即混凝土內(nèi)部出現(xiàn)1．4現(xiàn)象學(xué)理論裂縫與混凝土表層剝落?！艾F(xiàn)象學(xué)假說(shuō)”指出混凝土的基本構(gòu)造為凝膠物質(zhì)包裹骨料形成的一個(gè)球形圓體。它是20世紀(jì)3混凝土抗凍性能的影響因素中期以POWEI~S為代

8、表的研究學(xué)者提出的。該假混凝土的抗凍融性主要取決于內(nèi)部孑L結(jié)構(gòu)的說(shuō)