冻融循环混凝土耐久性

1、成员：曾蕾成员：曾蕾 张倩张倩 杨森林杨森林名词解释：名词解释：结构件表面和内部所含水分的冻结结构件表面和内部所含水分的冻结 和融化的交替进行。和融化的交替进行。混凝土材料在长期使用过程中，抵抗混凝土材料在长期使用过程中，抵抗因服役环境外部因素和材料内部原因造成的侵因服役环境外部因素和材料内部原因造成的侵蚀和破坏，而保持其原有性能不变的能力。蚀和破坏，而保持其原有性能不变的能力。（P69P69）：渗透性渗透性化学侵蚀化学侵蚀碳化与钢筋锈蚀碳化与钢筋锈蚀物理侵蚀物理侵蚀 时间 特点 措施第1次 40年代 盐冻 引气剂 第2次 70年代 离析、泌水 低水胶比 第3次 80年代 早期热裂缝 综合 目

2、前提出的混凝土冻融破坏机理有五六种，其中目前提出的混凝土冻融破坏机理有五六种，其中具有代表性的是具有代表性的是静水压理论静水压理论和和渗透压理论渗透压理论。（。（P74P74） 当混凝土处于饱水状态受冻时，其毛细孔壁同时承受当混凝土处于饱水状态受冻时，其毛细孔壁同时承受毛细孔冰晶膨胀压和凝胶孔渗透压两种压力，当两种压力毛细孔冰晶膨胀压和凝胶孔渗透压两种压力，当两种压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂；在反复冻融超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂；在反复冻融循环后，混凝土中的裂缝由表及里相互贯通，其强度逐渐循环后，混凝土中的裂缝由表及里相互贯通，其强度逐渐降低，直至完全丧失使用性能。降

3、低，直至完全丧失使用性能。 混凝土的抗冻融性与其内部孔结构、水饱混凝土的抗冻融性与其内部孔结构、水饱和程度、受冻龄期和混凝土的强度等诸多因素和程度、受冻龄期和混凝土的强度等诸多因素有关，其中主要的因素是孔结构，而混凝土的有关，其中主要的因素是孔结构，而混凝土的孔结构是由混凝土的水灰比、添加剂和施工养孔结构是由混凝土的水灰比、添加剂和施工养护方法等因素决定的。护方法等因素决定的。 接下来主要就接下来主要就冻融循环次数冻融循环次数、水灰比、水灰比、孔结构孔结构对混凝土的抗冻融性（也就是耐久性）对混凝土的抗冻融性（也就是耐久性）进行阐述进行阐述。相对动弹性模量：在动负荷作用下物体应力与应变相对动弹性

4、模量：在动负荷作用下物体应力与应变的比值。的比值。 从图中可看出混凝土冻融从图中可看出混凝土冻融循环次数越多，相对弹性模循环次数越多，相对弹性模量越小，质量损失越大。量越小，质量损失越大。冻融循环开始阶段：质量有所增加，因为试件吸收水分，表冻融循环开始阶段：质量有所增加，因为试件吸收水分，表 面掉渣少。面掉渣少。冻融循环质量损失增大阶段：冻融循环次数增加，混凝土内冻融循环质量损失增大阶段：冻融循环次数增加，混凝土内 部及表面出现微裂纹，使试件表面出现部及表面出现微裂纹，使试件表面出现 掉渣现象；并且试件吸收水分的质量小掉渣现象；并且试件吸收水分的质量小 于混凝土表面剥落的质量，所以质量减于混凝

5、土表面剥落的质量，所以质量减 小。小。 随着冻融循环次数的增加，相对动弹性模量减小。随着冻融循环次数的增加，相对动弹性模量减小。因为弹性模量是应力与应变的比值，所以经历的冻融循因为弹性模量是应力与应变的比值，所以经历的冻融循环的次数越多，混凝土的抗冻融循环能力越弱，耐久性环的次数越多，混凝土的抗冻融循环能力越弱，耐久性越差。越差。随着水灰比的降低和随着水灰比的降低和混凝土等级强度的提混凝土等级强度的提高，混凝土的抗冻循高，混凝土的抗冻循环次数显著提高。环次数显著提高。低低w/cw/c混凝土微观结构密实混凝土微观结构密实, ,大量的孔隙以凝胶大量的孔隙以凝胶孔形式存在孔形式存在, ,毛细孔含量少

6、毛细孔含量少, ,因此毛细孔中可参与冻因此毛细孔中可参与冻融破坏的自由水量就少。此外融破坏的自由水量就少。此外, ,低低w/cw/c混凝土中的自混凝土中的自由水由水泥水化很快消耗完由水由水泥水化很快消耗完, ,内部产生自我干燥内部产生自我干燥, ,而而且该混凝土非常密实且该混凝土非常密实, ,一旦硬化后一旦硬化后, ,外部的水分也很外部的水分也很难进入难进入, ,内部一直保持比较干燥状态内部一直保持比较干燥状态, ,参与冻融破坏参与冻融破坏的水量就少的水量就少, ,这意味着冻融过程不足以破坏混凝土内这意味着冻融过程不足以破坏混凝土内部结构。部结构。 混凝土经过冻融循环后，混凝土的总孔隙率增加。

7、混凝土经过冻融循环后，混凝土的总孔隙率增加。冻融循环过程中不仅对混凝土的大孔有破坏作用，同冻融循环过程中不仅对混凝土的大孔有破坏作用，同时也造成小孔的破坏。使得小孔的数量减少，大孔数时也造成小孔的破坏。使得小孔的数量减少，大孔数量增加。对混凝土的耐久性造成破坏。但在混凝土中量增加。对混凝土的耐久性造成破坏。但在混凝土中存在的细微封闭气孔却能提高混凝土的耐久性，因为存在的细微封闭气孔却能提高混凝土的耐久性，因为细微封闭气孔不仅能起到缓冲作用，还能减小混凝土细微封闭气孔不仅能起到缓冲作用，还能减小混凝土的抗渗性，从而提高混凝土的抗冻性。的抗渗性，从而提高混凝土的抗冻性。 减少混凝土用水量和降低水灰比：减少混凝土用水量和降低水灰比： 在混凝土中掺入高效减水剂和外掺料，从而降低混在混凝土中掺入高效减水剂和外掺料，从而降低混凝土水化热，增加结构的致密性和稳定性。凝土水化热，增加结构的致密性和稳定性。 提高水化物稳定性：提高水化物稳定性： 在混凝土中掺入高效活性矿物掺料，该掺料中含有在混凝土中掺入高效活性矿物掺料，该掺料中含有大量活性大量活性SiO2和和活性活性Al2O3，增加水泥结构的致密性。增加水泥结构的致密性。保证混凝土良好的养护保证混凝土良好的养护条件；条件； 骨料的抗冻性：骨料的抗冻性： 选用抗冻骨料；细骨料宜选用色泽鲜艳、质地选用抗冻骨料；