混凝土抗凍性建筑材料工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫TeachingResourceLibraryofBuildingMaterialsEngineeringTechnologySpecialities賈陸軍

（一）定義在吸水飽和狀態(tài)下，混凝土能夠經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不顯著降低其強度的性能，稱為混凝土的抗凍性。（二）評價指標混凝土抗凍性能試驗分為快凍法、慢凍法和單面凍融法（或稱鹽凍法）三種，三者試驗方法不同，試驗結(jié)果的評定指標也不相同。慢凍法以抗凍標號作為試驗結(jié)果的評定指標，抗凍標號是以同時滿足強度損失率不超過25%、質(zhì)量損失率不超過5%的最大循環(huán)次數(shù)來表示，如D25、D50、D100、D150、D100、D250、D300。快凍法以混凝土耐久性指標或耐久性系數(shù)為評價指標，混凝土耐久性指標是指混凝土經(jīng)受快速凍融循環(huán)，以同時滿足相對動彈性模量值不小于60%、質(zhì)量損失率不超過5%時的最大循環(huán)次數(shù)來表示。單面凍融試驗主要針對鹽凍環(huán)境下混凝土抗凍性的試驗方法，由于該試驗中試件只有一個面接觸凍融介質(zhì)，故將其定名為單面凍融法，由于凍融介質(zhì)為鹽溶液，故又稱鹽凍法。單面凍融試驗是以經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)或者單位表面面積剝落物總質(zhì)量或超聲波相對動彈性模量來表示混凝土抗凍性能。凍害什么引起凍害?混凝土內(nèi)部孔中的水結(jié)冰水結(jié)冰使體積膨脹9%。凍害破壞影響到水泥石和骨料凍害破壞的外觀模式剝落龜裂、分層構(gòu)筑物的什么位置最易受損?北方氣候混凝土路面、橋面板、擋土墻混凝土的凍融破壞原因與模式原因：混凝土中大毛細孔里的水結(jié)冰時，體積大約要膨脹9%如果體內(nèi)沒有足夠的空間容納，就會產(chǎn)生可能引起開裂的壓力作用于孔縫的壁上，導(dǎo)致孔縫擴展和連接反復(fù)的凍融循環(huán)使危害擴大和積累，孔縫不斷增多，并擴展和連通，造成強度下降破壞模式：表面出現(xiàn)缺棱、掉角、脫皮等現(xiàn)象質(zhì)量損失強度、彈性模量下降混凝土的凍融破壞原因與模式凍害造成D-型裂縫路面受鹽凍剝落鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍害剝落破壞鐵路橋梁的凍害剝落破壞混凝土凍害機理①水自由流動，作用于玻璃瓶壁的壓力較小②水結(jié)冰開始，冰膨脹對瓶壁作用一個拉應(yīng)力③隨著結(jié)冰進行，瓶壁對冰的約束，產(chǎn)生累計應(yīng)變能尋求釋放④內(nèi)壓很大以至于導(dǎo)致瓶壁破裂讓冰膨脹和能量釋放凍害機理毛細孔中冰結(jié)晶生長壓水結(jié)冰產(chǎn)生壓力的機理：水壓滲透壓水壓①結(jié)冰前，兩個孔中的水均處于低壓；②冷卻前鋒到達上面的孔，孔壓增加，周圍混凝土處于高壓水環(huán)境中；③冷卻前鋒繼續(xù)穿過上面的孔，高壓水到達下面的孔，引起流體進入下面的孔，流體通過毛細孔中間高度約束的通道的流動產(chǎn)生水壓并加速破壞作用。混凝土的抗凍性與其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)、水飽和程度、受凍齡期、混凝土的強度等許多因素都有關(guān)系，而混凝土的孔結(jié)構(gòu)及強度又取決于混凝土的水灰比和含氣量。1.水灰比水灰比直接影混凝土的孔結(jié)構(gòu)，隨著水灰比的增加，不僅飽和水的開孔總體積增加，而且平均孔徑也增加，在凍融過程中產(chǎn)生的冰脹壓力和滲透壓力就大，因而混凝土的抗凍性必然降低。水灰比大的混凝土毛細孔徑也大，且形成了連通的毛細孔體系，因而其中緩沖作用的儲備孔很少，受凍后極易產(chǎn)生較大的膨脹壓力，反復(fù)循環(huán)后，必然使混凝土遭受破壞。2.含氣量含氣量也是影響混凝土抗凍性的主要因素。特別是加入引氣劑形成的微細孔對提高混凝土的抗凍性尤為重要，因為這些互不連通的微細氣孔在混凝土受凍初期能使毛細孔中的靜水壓力減小，即起到減壓作用。3.混凝土的飽水狀態(tài)混凝土的凍害與其孔隙的飽水程度緊密相關(guān)。一般認為含水量小于孔隙總體積的91.7%就不會產(chǎn)生凍結(jié)膨脹壓力，該數(shù)值稱為極限飽和度，在混凝土處于完全飽和狀態(tài)下，其凍脹壓力最大。4.混凝土的受凍齡期混凝土的抗凍性隨齡期的增長而提高。因為隨著齡期的增長，水泥水化程度越充分，混凝土內(nèi)部可凍結(jié)的水分越少，混凝土強度越高，抗凍融引起的膨脹能力越大。故工程中應(yīng)盡可能避免混凝土早期受凍。提高混凝土抗凍性的方法水泥石抗凍性：低水灰比保證混凝土良好的養(yǎng)護引氣劑骨料的抗凍性選用抗凍骨料混凝土中孔隙尺寸和水的存在引入的氣孔:攪拌中引入的孔隙孔徑為10mm-1cm;通常是空的。外加劑引入的氣孔孔徑為0.1-0.2mm;一般是干燥的。毛細孔：由可蒸發(fā)水揮發(fā)留下的孔徑為0.01-5mm;含水;水的冰點為-1

C～-8

C，取決于孔隙水中離子濃度。凝膠孔：C-S-H凝膠內(nèi)部的孔，其孔徑為1-10nm;含有化學(xué)結(jié)合水;由于化學(xué)鍵而抗凍，典型冰點為-78

C不是混凝土中的孔都對凍害有利。引入的氣孔作用機理水壓很高，可使毛細孔間的水泥石破壞；引入的氣孔可以釋放水壓，避免高壓水的產(chǎn)生；大量的空氣泡減小了水釋放的平均距離；引起的氣孔有利于混凝土抗凍害性能的改善摻引氣劑前摻引氣劑后