混凝土抗冻性浅析
混凝土抗冻性能分析原理

混凝土抗冻性能分析原理混凝土是一种广泛使用的建筑材料,其性能的稳定性和可靠性对于建筑物的安全和使用寿命有着重要的影响。
其中,混凝土的抗冻性能是评估混凝土性能的重要指标之一。
本文将从混凝土抗冻性能的定义、影响因素以及分析方法等方面进行详细的介绍和分析。
一、混凝土抗冻性能的定义混凝土抗冻性能是指混凝土在低温环境下的抗冻破坏能力。
混凝土在低温环境下,由于水的膨胀作用,会引起混凝土的龟裂和剥落现象,从而严重影响混凝土的性能和稳定性。
因此,评估混凝土的抗冻性能对于保证混凝土的使用寿命和安全性具有重要的意义。
二、混凝土抗冻性能的影响因素混凝土抗冻性能的影响因素主要包括以下几个方面:1. 混凝土的配合比和强度等性能指标混凝土的配合比和强度等性能指标对混凝土的抗冻性能有着重要的影响。
一般来说,混凝土的强度越高,其抗冻性能也越强。
同时,合理的配合比可以提高混凝土的密实性和耐久性,从而增强混凝土的抗冻性能。
2. 混凝土中的气孔结构混凝土中的气孔结构是影响混凝土抗冻性能的重要因素之一。
混凝土中的气孔结构可以影响混凝土的渗透性、密实性和强度等性能指标。
当混凝土中的气孔结构较为稳定且分布均匀时,可以有效地减少混凝土在低温环境下的龟裂和剥落现象,从而提高混凝土的抗冻性能。
3. 混凝土中的化学掺合料混凝土中的化学掺合料,如矿渣粉、硅灰等,可以影响混凝土的抗冻性能。
这些化学掺合料可以在混凝土中形成较为稳定的水化产物,从而有效地减少混凝土中的气孔结构,提高混凝土的密实性和抗冻性能。
4. 混凝土中的冻融循环次数和温度变化范围混凝土在低温环境下的冻融循环次数和温度变化范围对混凝土的抗冻性能也有着重要的影响。
一般来说,混凝土在低温环境下的冻融循环次数越多、温度变化范围越大,其抗冻性能也越差。
三、混凝土抗冻性能的分析方法混凝土抗冻性能的分析方法主要包括以下几个方面:1. 低温环境下混凝土性能测试低温环境下混凝土性能测试是评估混凝土抗冻性能的重要方法之一。
混凝土抗冻性能:关键因素分析

混凝土抗冻性能:关键因素分析混凝土抗冻性能是指混凝土在低温环境下的稳定性和耐久性。
在寒冷的气候条件下,混凝土经常会面临冻融循环的影响,这会导致混凝土的抗压强度和耐久性下降。
为了确保混凝土在低温环境下的性能表现,理解和掌握关键因素是至关重要的。
在混凝土抗冻性能的分析中,有几个关键因素需要考虑,包括混凝土材料的配合比、掺合材料的使用、气孔结构、抗渗性能和覆冰厚度等。
下面将对这些因素进行探讨。
1. 混凝土材料的配合比:混凝土材料的配合比是指混凝土中水、水泥、骨料等成分的比例关系。
适当的配合比可以提高混凝土的抗冻性能。
通常情况下,水泥的用量适中,水的用量不宜过多,以避免混凝土的凝结时间过长和强度不足。
控制骨料的粒径分布也是提高混凝土抗冻性能的重要因素。
2. 掺合材料的使用:掺合材料指的是在混凝土中添加一些替代部分水泥的材料,例如矿渣粉、粉煤灰等。
掺合材料的使用可以改善混凝土的抗冻性能。
这是因为掺合材料具有较好的细度活性和胶凝性能,可以填充混凝土中的细孔隙,减少混凝土内部的浆凝体颗粒大小差异,提高混凝土的致密性。
3. 气孔结构:混凝土中的气孔结构是影响混凝土抗冻性能的重要因素之一。
孔隙结构的大小和分布对混凝土的抗冻性能有着重要的影响。
较大的气孔会导致水在冻融循环中膨胀,从而引起混凝土的开裂和破坏。
为了减少混凝土中的气孔数量和大小,需要采取措施来降低混凝土在浆凝和养护过程中的温度变化和内部应力。
4. 抗渗性能:混凝土的抗渗性能也与抗冻性能密切相关。
在冻融循环中,水可能通过混凝土中的微裂缝进入混凝土内部,并在冰的形成过程中引起体积膨胀。
提高混凝土的抗渗性能可以减少水的渗透,从而降低混凝土的开裂和破坏风险。
5. 覆冰厚度:覆冰厚度是指覆盖在混凝土表面的冰的厚度。
冰能够提供一定的保护层,有效降低混凝土受到低温的影响。
在设计和养护混凝土结构时,应根据当地气候条件和使用要求来确定合适的覆冰厚度。
总结回顾:混凝土抗冻性能的关键因素包括混凝土材料的配合比、掺合材料的使用、气孔结构、抗渗性能和覆冰厚度。
水泥混凝土的抗渗性与抗冻性

水泥混凝土的抗渗性与抗冻性水泥混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于房屋建筑、道路铺设等领域。
在实际应用中,人们对水泥混凝土的性能有着较高的要求,其中包括水泥混凝土的抗渗性和抗冻性。
本文将探讨水泥混凝土的抗渗性与抗冻性的相关问题,并介绍一些提高其性能的方法。
1. 水泥混凝土的抗渗性抗渗性是指水泥混凝土不会因为渗透压的作用而透水。
水泥混凝土的抗渗性对于建筑结构的耐久性和使用寿命非常重要。
以下是一些提高水泥混凝土抗渗性的方法:1.1 使用高质量水泥和骨料水泥的质量对混凝土的抗渗性起着至关重要的作用。
因此,选择高质量的水泥是提高混凝土抗渗性的首要条件。
此外,骨料的选择也应考虑其抗流动性能,以减少渗透的可能性。
1.2 控制混凝土配比混凝土配比对于抗渗性的影响也非常大。
在配制混凝土时,应确保水泥、骨料、砂浆和水的比例适宜,并且按照正确的工艺进行混凝土拌和。
合理的混凝土配比可以使混凝土的内部结构更加致密,从而提高其抗渗性。
1.3 采用防水剂或掺合料防水剂是一种常用的提高混凝土抗渗性的方法。
防水剂可以改善混凝土的渗透性能,使其具有较好的抵抗渗透的能力。
此外,也可以考虑在混凝土中掺入适量的掺合料,如硅灰、硅酸盐等,以提高混凝土的抗渗性能。
2. 水泥混凝土的抗冻性抗冻性是指水泥混凝土在冻融循环条件下不会发生明显的破坏。
抗冻性对于低温地区的建筑结构来说尤为重要。
以下是一些提高水泥混凝土抗冻性的方法:2.1 控制水泥用量和水灰比水泥用量和水灰比直接影响混凝土的抗冻性能。
适当控制水泥用量和水灰比可以使混凝土的抗冻性得到提高。
一般来说,水泥用量应尽量减少,而水灰比则应尽量降低。
2.2 采用微弱胶凝材料添加适量的微弱胶凝材料可以提高混凝土的抗冻性。
例如,可以在混凝土中添加适量的矿渣粉、粉煤灰等微弱胶凝材料,以增加混凝土的孔隙结构,降低水泥浆体内水分的渣结,从而提高混凝土的抗冻性。
2.3 加强养护措施养护是影响混凝土抗冻性的关键因素之一。
混凝土抗冻性原理与改进方法

混凝土抗冻性原理与改进方法一、前言混凝土结构在寒冷地区广泛应用,但由于寒冷条件下混凝土存在的抗冻性问题,其结构稳定性和使用寿命受到了很大的影响。
因此,混凝土抗冻性问题一直是混凝土研究领域的热点之一。
本文将介绍混凝土抗冻性的原理、影响因素及其改进方法。
二、混凝土抗冻性原理混凝土的抗冻性是指混凝土在低温环境下不发生冻胀破坏的能力。
混凝土的抗冻性问题主要因为混凝土中的水分会在冷却过程中结晶形成冰晶,产生体积膨胀,从而破坏混凝土的结构。
混凝土抗冻性问题的原理可以分为以下几个方面:(1)水分的状态:水分在混凝土中存在的状态对混凝土的抗冻性有很大的影响。
在混凝土中,水分一般存在于孔隙中和水化产物中。
孔隙中的水分在低温条件下易于结晶,形成冰晶,从而破坏混凝土的结构。
而水化产物中的水分则不易结晶,对混凝土的抗冻性有一定的保护作用。
(2)孔隙结构:混凝土中的孔隙结构也对混凝土的抗冻性有很大的影响。
孔隙结构的大小、分布和连通性等因素会影响混凝土中水分的运移和结晶,从而影响混凝土的抗冻性。
(3)冻胀力的作用:冻胀力是指冰晶在结晶过程中产生的体积膨胀力。
当混凝土中的冰晶体积膨胀力超过混凝土的承载能力时,混凝土就会发生冻胀破坏。
三、混凝土抗冻性影响因素混凝土抗冻性受到多个因素的影响,主要包括以下几个方面:(1)混凝土的配合比:混凝土的配合比对混凝土的抗冻性有很大的影响。
一般来说,水胶比越小,混凝土的抗冻性越好。
同时,添加一定量的气泡剂或其他改性剂也可以提高混凝土的抗冻性。
(2)水泥品种:不同种类的水泥对混凝土的抗冻性也有影响。
一般来说,硅酸盐水泥的抗冻性比普通硬化水泥好。
(3)骨料种类和粒径:混凝土中使用的骨料种类和粒径也会影响混凝土的抗冻性。
一般来说,骨料粒径越大,混凝土的抗冻性越好。
同时,使用一定量的细骨料也可以提高混凝土的抗冻性。
(4)气候条件:混凝土的抗冻性还受到气候条件的影响。
温度越低,冻胀力越大,混凝土的抗冻性越差。
混凝土抗冻性能及其在寒冷地区的应用

混凝土抗冻性能及其在寒冷地区的应用引言寒冷地区的建筑物需要具备较高的抗冻性能,这是因为低温和冰冻会对建筑物的结构和材料造成很大的损害。
混凝土是建筑物中最常用的材料之一,因此研究混凝土的抗冻性能及其在寒冷地区的应用具有重要意义。
本文将从混凝土的抗冻性能、提高混凝土抗冻性能的方法以及混凝土在寒冷地区的应用三个方面进行详细的介绍。
混凝土的抗冻性能混凝土的抗冻性能是指混凝土在低温和冰冻条件下能够保持稳定的强度和耐久性。
混凝土的抗冻性能主要取决于以下几个因素。
水泥的种类和用量水泥是混凝土中的主要胶凝材料,不同种类和用量的水泥对混凝土的抗冻性能有很大的影响。
一般来说,硅酸盐水泥的抗冻性能比普通硬化水泥要好,因为硅酸盐水泥中的水化产物中含有膨胀性较小的硬化钙矾石。
此外,适当增加水泥用量可以提高混凝土的抗冻性能,但过多的水泥会导致混凝土的收缩和龟裂。
骨料的种类和质量骨料是混凝土中的主要骨架材料,其种类和质量对混凝土的抗冻性能有很大的影响。
一般来说,粗骨料应选择质量好、石头硬度高、耐冻性强的石料,细骨料应选择质量好、不含泥土和粉尘的河沙或山沙。
此外,应尽量减少骨料中的弱碱性矿物质和有机物质的含量,因为这些物质会影响混凝土中氯离子的渗透性,从而加剧混凝土的冻融损伤。
混凝土配合比的设计混凝土配合比的设计是混凝土抗冻性能的关键。
一般来说,应尽量选择水胶比小、粉料细度高、气孔率低、骨料骨密度大的配合比,以提高混凝土的抗冻性能。
此外,可以适当增加混凝土中的气泡数量和大小,从而减少混凝土中的内部应力,提高混凝土的抗冻性能。
提高混凝土抗冻性能的方法为了提高混凝土的抗冻性能,可以采用以下几种方法。
混凝土加气混凝土加气是通过向混凝土中加入气泡来提高混凝土的抗冻性能。
气泡可以减少混凝土中的内部应力,从而减缓混凝土的冻融损伤。
目前,常用的混凝土加气方法有机械加气法、化学加气法和物理加气法等。
混凝土掺加外加剂混凝土掺加外加剂是通过向混凝土中加入一定的化学物质来改善混凝土的物理和化学性能。
混凝土抗冻性能原理及改善方法

混凝土抗冻性能原理及改善方法一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料,但在低温环境下,混凝土的抗冻性能会受到影响,导致混凝土的力学性能和使用寿命下降。
因此,混凝土抗冻性能的研究和改善具有重要的意义。
二、混凝土抗冻性能的原理混凝土抗冻性能的原理主要涉及混凝土的物理和化学特性。
在低温环境下,混凝土与外界的环境发生相互作用,导致混凝土的结构和性质发生变化。
1. 冰的形成和膨胀当混凝土表面温度降至冰点以下时,混凝土中的水分会凝固形成冰晶。
由于水在凝固时的体积比液态水大约10%,因此冰晶的形成会导致混凝土的膨胀。
当混凝土内部存在孔隙时,冰晶的膨胀会导致孔隙扩大,从而破坏混凝土的结构。
2. 盐的作用在低温环境下,路面常常会使用盐来融化积雪。
而盐的作用会导致混凝土中的钙离子和水分子结合生成钙盐,从而降低混凝土的强度和耐久性。
此外,盐还会降低混凝土的冰点,从而导致冰晶形成更容易,进一步损害混凝土的结构。
3. 温度变化的影响在低温环境下,混凝土的温度变化会导致其内部应力的变化。
当温度降至冰点以下时,混凝土的弹性模量会降低,从而使得混凝土的刚度下降,容易发生开裂。
三、混凝土抗冻性能的改善方法为了提高混凝土的抗冻性能,可以采用以下方法:1. 选用合适的混凝土配合比混凝土配合比的设计应考虑到材料的物理和化学特性,以提高混凝土的密实性和抗冻性能。
一般情况下,混凝土中的水灰比应尽量降低,同时还要控制混凝土的气孔率和水泥的种类和用量。
2. 使用抗冻剂抗冻剂是一种可以降低混凝土冰点的化学物质。
常用的抗冻剂包括氯化钙、硝酸钾、硫酸铵等。
添加抗冻剂可以有效地降低混凝土的冰点,从而减少冰晶的形成,提高混凝土的抗冻性能。
3. 加强混凝土的密实性和耐久性混凝土的密实性和耐久性是影响其抗冻性能的关键因素。
为了加强混凝土的密实性和耐久性,可以采用以下措施:(1)控制混凝土的水灰比,降低混凝土的气孔率;(2)加强混凝土的养护,保证混凝土的早期强度和耐久性;(3)采用高强度水泥和掺合料,提高混凝土的强度和耐久性。
混凝土抗冻性能的原理及提高方法

混凝土抗冻性能的原理及提高方法一、混凝土抗冻性能的定义及意义混凝土抗冻性能是指混凝土在低温环境下,经过一定时间后仍能保持良好的力学性能和耐久性能。
混凝土抗冻性能的好坏直接关系到混凝土工程的使用寿命和安全性能。
因此,保证混凝土抗冻性能的稳定和可靠性是混凝土工程设计和施工的重要内容。
二、混凝土抗冻性能的影响因素1.水胶比:水胶比是指混凝土中水的重量与水泥和其他水凝性材料重量之比。
水胶比越小,混凝土的强度和密实性越大,抗冻性能越好。
2.气孔率:混凝土中的气孔率越小,混凝土的密实性越好,抗冻性能越好。
3.骨料的性质:骨料的性质对混凝土的抗冻性能有很大的影响。
如骨料的孔隙率、吸水率、热膨胀系数等都会影响混凝土的抗冻性能。
4.施工工艺:施工工艺也对混凝土的抗冻性能有影响。
如混凝土的坍落度、振捣力、养护时间等都会影响混凝土的抗冻性能。
三、混凝土抗冻性能的提高方法1.选用合适的水胶比:水胶比是影响混凝土抗冻性能的重要因素,应根据混凝土的实际情况选用合适的水胶比。
一般来说,水胶比越小,混凝土的强度和密实性越大,抗冻性能越好。
2.控制混凝土的气孔率:混凝土中的气孔率越小,混凝土的密实性越好,抗冻性能越好。
因此,在混凝土施工中要控制好混凝土的气孔率,避免混凝土中出现过多的气孔。
3.选用合适的骨料:骨料的性质对混凝土的抗冻性能有很大的影响。
如骨料的孔隙率、吸水率、热膨胀系数等都会影响混凝土的抗冻性能。
因此,在混凝土施工中要选用合适的骨料,避免影响混凝土的抗冻性能。
4.施工工艺的控制:施工工艺也对混凝土的抗冻性能有影响。
如混凝土的坍落度、振捣力、养护时间等都会影响混凝土的抗冻性能。
因此,在混凝土施工中要控制好施工工艺,避免影响混凝土的抗冻性能。
5.添加特殊掺合料:通过添加特殊掺合料,可以改善混凝土的抗冻性能。
如添加氯离子掺合料可以提高混凝土的抗冻性能,但同时会影响混凝土的耐久性能。
6.采用合适的养护方式:养护是影响混凝土抗冻性能的重要因素。
混凝土标准的抗冻性能

混凝土标准的抗冻性能一、前言混凝土在建筑工程中具有广泛的应用,而抗冻性能是混凝土质量的重要指标之一。
在低温环境下,混凝土的抗冻性能不仅直接影响着混凝土的使用寿命,还关系到工程的安全性和经济性。
因此,混凝土标准的抗冻性能至关重要。
二、抗冻性能的概念抗冻性能是指混凝土在低温环境下能承受冻融循环所产生的应力、变形和损伤的能力。
混凝土在低温环境下会受到冻融循环的影响,导致混凝土内部的水分在冻结和融化的过程中发生体积变化,进而产生应力和变形,如果混凝土的抗冻性能不足,就会引起混凝土的开裂、脱落、剥离等损伤,影响混凝土的使用寿命。
三、抗冻性能的测试方法目前,国内外常用的混凝土抗冻性能测试方法主要有以下几种:1. 冻融试验法冻融试验法是常用的混凝土抗冻性能测试方法,它是通过将混凝土试件浸入水中,然后进行不同次数的冻融循环,观察试件的变化情况,以评定混凝土的抗冻性能。
冻融试验法主要有标准试验和加速试验两种。
2. 直接拉伸试验法直接拉伸试验法是通过对混凝土试件进行拉伸测试,以评定混凝土的抗拉强度和抗冻性能。
该方法适用于评定混凝土的低温下的抗拉性能。
3. 压缩试验法压缩试验法是通过对混凝土试件进行压缩测试,以评定混凝土的抗压强度和抗冻性能。
该方法适用于评定混凝土的低温下的抗压性能。
四、抗冻性能的评价指标混凝土的抗冻性能评价指标主要包括以下几个方面:1. 抗冻性能等级根据混凝土在规定的冻融循环次数下的残余强度和残余弹性模量,将混凝土分为不同的抗冻性能等级。
2. 冻融循环次数冻融循环次数是指混凝土试件在规定的冻融循环条件下所经历的循环次数,通常为25次、50次、100次等。
3. 残余强度残余强度是指混凝土试件在经过规定次数的冻融循环后,所保留下来的强度。
4. 残余弹性模量残余弹性模量是指混凝土试件在经过规定次数的冻融循环后,所保留下来的弹性模量。
五、混凝土标准的抗冻性能要求混凝土标准的抗冻性能要求是指在不同地区和不同环境条件下,混凝土的抗冻性能应达到的最低标准。
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混凝土抗冻性浅析混凝土的耐久性是混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其它破坏过程的能力,当在暴露的环境中,能耐久的混凝土应保持其形态、质量和使用功能。
混凝土的耐久性研究内容包括:钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、碱集料破坏。
混凝土的抗冻性作为混凝土耐久性的一个重要内容,在北方寒冷地区工程中是急待解决的重要问题之一。
我国地域辽阔,有相当大的部分处于严寒地带,致使不少水工建筑物发生了冻融破坏现象。
根据全国水工建筑物耐久性调查资料,在32座大型混凝土坝工程、40余座中小型工程中,22%的大坝和21%的中小型水工建筑物存在冻融破坏问题,大坝混凝土的冻融破坏主要集中在东北、华北、西北地区。
尤其在东北严寒地区,兴建的水工混凝土建筑物,几乎100%工程局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏。
除三北地区普遍发现混凝土的冻融破坏现象外,地处较为温和的华东地区的混凝土建筑物也发现有冻融现象。
因此,混凝土的冻融破坏是我国建筑物老化病害的主要问题之一,严重影响了建筑物的长期使用和安全运行,为使这些工程继续发挥作用和效益,各部门每年都耗费巨额的维修费用,而这些维修费用为建设费用的1~3倍。
美国投入混凝土基建工程的总造价为16万亿美元,据估计今后每年用于混凝土工程维修和重建的费用估计达3000亿美元。
2.外加剂改善抗冻耐久性技术研究动态2.1引气剂长期的工程实践与室内研究资料表明:提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。
引气剂是具有增水作用的表面活性物质,它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能,使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。
这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解,不使混凝土遭到破坏,起到缓冲减压的作用。
这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路,使外界水份不易浸入,减少了混凝土的渗透性。
同时大量的气泡还能起到润滑作用,改善混凝土和易性。
因此,掺用引气剂,使混凝土内部具有足够的含气量,改善了混凝土内部的孔结构,大大提高混凝土的抗冻耐久性。
国内外的大量研究成果与工程实践均表明引气后混凝土的抗冻性可成倍提高。
美国是最早开始研究引气剂的国家,自1934年在美国堪萨斯州与纽约州道路工程施工中发现引气混凝土,至今已有半个多世纪。
挪威1974年首次在大坝中使用引气剂,经过20年运行后,掺引气剂的混凝土表面完好无损,而未掺引气剂的混凝土则已遭受较严重的冻融破坏。
我国这方面的工作始于50年代。
我国混凝土学科创始人吴中伟教授,在50年代初期就强调了混凝土抗冻的重要性,并创先研制了松香热聚物加气剂(引气剂),应用于治淮水利混凝土工程,开创了我国采用引气剂而提高混凝土抗冻耐久性的先河。
范沈抚(1991年)分析了掺引气剂混凝土的抗压强度和抗冻耐久性,得出与上述同样结论:掺用引气剂,使混凝土达到足够的含气量要求,可改善混凝土的孔结构性质,并明显改善混凝土的抗冻耐久性。
国内外许多学者研究了影响混凝土抗耐久性的因素,Seibel,Sellebold,Malhotra,Pigen等人研究表明:混凝土的含气量、临界气泡间距、水灰比、骨料、临界饱水度和降温速度等因素综合决定了混凝土的抗冻耐久性能。
StarkandLudwig(1993)提出:水泥熟料中C3A的含量的增加会提高其混凝土的抗冻耐久性,但会降低混凝土抵抗盐冻能力。
OsamaA.Mohamed(1998)研究了水泥品种,引气剂质量及引气的方法对混凝土抗冻融耐久性影响,得出:引气能显著提高混凝土的抗冻融性,然而,长期处于冻融循环的混凝土的抗冻能力则取决于天气的恶劣程度及冻融周期的频率。
关英俊,范沈抚(1990)讨论了提高水工混凝土抗冻耐久性的技术措施,提出耐冻混凝土必须正确进行配合比设计,掺优质引气剂,减小水灰比,合理选用原材料,还要严格按施工规范技术要求施工,加强养护。
范沈抚(1993)进一步研究得出:混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性的根本所在。
混凝土的抗冻耐久性随孔结构性质变化而变化,当孔间距系数小于250μm时,混凝土抗冻耐久性指数基本能达到60%以上,即可经受300次快速冻融循环试验。
这一点与Powers的临界孔间距概念相符:早在50年代,鲍尔斯(T.C.Powers)等人首先开展了掺引气剂硬化混凝土孔结构的测试分析研究,并提出了满足混凝土抗冻耐久性要求的孔间距系数的重要概念:即当孔间距小于临界孔间距(<250μm)时混凝土是抗冻的。
宋拥军(1999)认为,只要引气量合适,普通混凝土均能获得较高的抗冻耐久性。
引气混凝土中气泡平均尺寸及其间距随水灰比的增大而加大,同时水泥浆中可冻水的百分率也相应加大,从而导致混凝土抗冻耐久性的显著下降,因此,不能忽视对水灰比的限制。
朱蓓蓉,吴学礼,黄土元(1999)认为:合理的气泡结构是混凝土抗冻耐久性得以真正改善的关键,然而,气泡体系形成、稳定与气泡结构的建立密不可分,因此高度重视气泡体系稳定性的问题就显得更加重要。
他们根据国外的研究成果和部分实验结果得出结论:影响混凝土中气泡体系形成与稳定性的因素有混凝土各组成材料、混凝土配合比、拌合物特性以及外界条件,如环境温度、搅拌、运输和浇灌技术等。
针对不同环境条件、不同工程要求的混凝土,必须进行适应性试验,才能使得硬化混凝土具有设计所要求的含气量和合理的气泡结构,增进了混凝土工程界对引气剂应用技术的认识。
由以上众多学者的研究表明:混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性及其它性质的根本所在。
掺引气剂可以改善混凝土孔结构性质,因此,测试硬化混凝土孔结构性质是研究混凝土抗冻耐久性能的有效途径和方法之一。
引气剂的掺入虽然是提高混凝土抗冻耐久性最有效的手段,但引气剂的掺入同时会引起混凝土其它性能降低,如强度、耐磨蚀能力等。
2.2减水剂目前,减水剂的应用也成为混凝土不可缺少的组份,使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比(水胶比),提高混凝土的强度和致密性,使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高,从而提高混凝土的抗冻耐久性。
迟培云,李金波,扬旭等(2000)研究了在混凝土中掺入高效减水剂可取得的技术经济效果如下:(1)保持和易性不变,可减水25%,R28%提高90%,抗渗性提高4~5倍;(2)保持和易性不变,节约水泥25%,R28提高26%,抗渗性提高2倍;(3)保持用水量和水泥用量不变,R28提高27%,抗渗性提高3倍。
3.活性的矿物掺合料改善混凝土抗冻耐久性技术研究动态混凝土是各种建筑工程上应用最广泛、用量最多的人造建筑材料,目前,我国正处在大规模的基础建设时期,对混凝土的需求量也就更大。
因此,有效地降低混凝土的成本,提高混凝土的各项技术性能,对于充分利用有限的投资,延长混凝土结构的使用寿命,减少自然资源的消耗,保护生态平衡,有着非常巨大的经济效益和社会效益。
在混凝土的基本组成材料中,水泥的价格最贵,因此,在满足对混凝土质量要求的前提下,单位体积混凝土的水泥用量愈少愈经济。
因此,用一些具有活性的掺和料(硅粉、矿渣、粉煤灰)来替代一部分水泥正在被广泛的应用。
3.1硅粉的掺入近年来,硅粉混凝土也已应用于混凝土工程各个领域,其抗冻耐久性问题已引起人们的普遍重视,在丹麦、美国、挪威等国家,硅粉作为混凝土混合材已经得到了广泛的应用。
但关于硅粉混凝土的抗冻耐久性,各国学者结论各异。
日本的Yamato等人通过试验得出结果:非引气混凝土当水/(水泥+硅粉)=0.25,不管硅粉的掺量如何,皆具有良好的抗冻耐久性。
加拿大的Malhotra 等人通过试验得出:引气硅粉混凝土不管水灰比多少,硅粉掺量15%以下时都具有较高的抗冻耐久性。
我国学者丁雁飞,孙景进(1991)通过实验探讨了硅粉对混凝土抗冻耐久性的影响,得出结论:非引气硅粉混凝土的抗冻耐久性与基准混凝土比较,在胶结材总量相同,塌落度不变的条件_下,非引气硅粉混凝土的抗冻能力高。
范沈抚(1990)得出:在相同含气量的情况下,掺15%的硅粉混凝土比不掺硅粉的基准混凝土,气孔结构有很大的改善。
硅粉对抗冻耐久性有显著的效果,但硅粉的产量有限而且成本较高。
3.2矿渣的掺入磨细矿渣与混凝土内水泥水化生成的Ca(OH)2结合具有潜在的活性,但磨细矿渣对提高混凝土的抗冻融性目前也不少研究。
张德思,成秀珍(1999)通过试验得出结论:随着矿渣掺量的增加,其混凝土的抗冻融性能愈差,但掺合比例合适时,抗冻性能与普通混凝土相比有较大改善。
3.3粉煤灰的掺入国内外粉煤灰应用已有几十年的历史。
最早研究粉煤灰在混凝土中应用的是美国加洲理工学院的R.E.Davis,1993年他首次发表了关于粉煤灰用于混凝土的研究报告。
到本世纪五、六十年代,粉煤灰作为一种工业废料,其活性性能被进一步研究和推广,不仅仅是为了节约水泥,更主要是为了改善和提高混凝土的性能。
美国加洲大学Mehta教授指出,应用大掺量粉煤灰(或磨细矿渣),是今后混凝土技术进展最有效、也是最经济的途径。
国内外有关资料表明:粉煤灰混凝土的抗冻能力随粉煤灰掺量的增加而降低,和相同强度等级的普通混凝土相比较,28d龄期的粉煤混凝土试件抗冻耐久性试验结果偏低,随着粉煤灰混凝土技术的深入研究和发展,引气粉煤灰混凝土的抗冻耐久性研究已越来越多地引起人们的关注。
LinhuaJiang等学者(2000)通过研究高掺量粉煤灰混凝土水化作用得出:粉煤灰的掺量和水灰比影响了高掺量粉煤灰混凝土的孔结构,并且随着掺量和水灰比的增加而孔隙率增加,但随时间的延长,孔隙率会下降。
这是因为粉煤灰的掺入改善了混凝土的孔尺寸,但最大掺量不得超过70%。
游有鲲、缪昌文、慕儒等(2000)对粉煤灰高性能混凝土抗冻耐久性的研究表明:水胶比在0.25-0.27范围内,随着粉煤灰内掺量的提高,不掺引气剂,混凝土抗冻耐久性随粉煤灰增加而增加。
当掺引气剂后,混凝土抗冻耐久性有先升后降的趋势,既存在最佳的粉煤灰掺量为30%。
习志臻(1999)认为:相对于许多混凝土而言,粉煤灰高性能混凝土提高了混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化能力。
田倩、孙伟(1997)讨论了掺入硅灰、超细粉煤灰及两者的复合物对抗冻耐久性能的影响以及钢纤维的阻裂效应对混凝土抗冻耐久性能的作用。
实验证明:当超细粉煤灰与硅灰相掺时,提高抗冻耐久性的效果尤为显著,其冻融循环300次以后,动弹性模量与重量基本无变化,而钢纤维的进一步复合有利于混凝土抗冻耐久性的改善。
由此可见,双掺或多掺矿物的复合效应对混凝土抗冻耐久性的提高是值得研究的课题。
4.高强混凝土抗冻融技术现状目前,高强度混凝土已在工程中得到广泛应用,但是,由于理论上认为高强度混凝土应具有较高的抗冻能力,所以对高强度混凝土的抗冻性的研究并不多。
由于试验结果限制,高强混凝土本身抗冻融能力仍有争论。