混凝土抗冻耐久性综述
混凝土耐久性研究综述
混凝土耐久性研究综述一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑、工程和基础设施中的材料。
它的使用范围非常广泛，因为它的强度和耐久性能良好。
然而，长期以来，混凝土的耐久性问题一直是人们关注的焦点。
混凝土耐久性能否得到保证，直接关系到混凝土结构的使用寿命和安全性。
因此，混凝土耐久性的研究一直是建筑材料领域的重要课题之一。
二、混凝土耐久性的定义混凝土耐久性是指混凝土在外界环境条件下，经过一定时间后，能否维持其设计功能和安全性的能力。
混凝土的耐久性可以在其寿命期间内保持其设计功能、性能和美观性。
混凝土耐久性与混凝土的质量、使用条件、环境条件等因素密切相关。
三、混凝土耐久性的主要影响因素1.混凝土本身的质量，包括配合比、水泥的品种和用量、骨料的品种和粒径等因素；2.使用条件，包括荷载、温度、湿度、化学物质等影响；3.环境因素，包括大气环境、土壤环境、水环境等；4.结构设计和施工质量。
四、混凝土耐久性的评价指标混凝土耐久性的评价指标主要包括以下几个方面：1.强度衰减率；2.龟裂程度；3.碳化深度；4.氯离子渗透深度；5.硫酸盐侵蚀深度；6.碳酸盐侵蚀深度；7.钢筋锈蚀率；8.表面开裂率；9.变形率；10.耐久性指数。
五、混凝土耐久性研究的方法混凝土耐久性研究的方法主要包括：1.实验方法，包括室内模拟试验和现场试验；2.计算方法，包括数值模拟和结构可靠性分析。
六、混凝土耐久性研究的现状1.混凝土耐久性的主要问题：混凝土结构的使用寿命和安全性问题；2.混凝土耐久性的研究方法：实验方法和计算方法；3.混凝土耐久性的研究成果：针对混凝土耐久性问题，国内外学者已经进行了大量的研究工作，研究成果丰硕；4.混凝土耐久性的未来研究方向：深入研究混凝土耐久性影响因素、研究混凝土的损伤演化规律、研究混凝土修复技术等方面。
七、混凝土耐久性研究的案例1.混凝土碳化研究案例：通过实验验证，得出了混凝土碳化深度与时间关系曲线，为混凝土结构的设计和施工提供了重要的技术依据；2.混凝土氯离子侵蚀研究案例：通过实验和计算，得出了混凝土氯离子渗透深度与时间关系曲线，为混凝土结构的耐久性评估提供了重要的依据；3.混凝土修复技术研究案例：研究了多种混凝土修复技术，通过对比实验，得出了不同修复技术的优缺点，为混凝土结构的维修提供了技术支持。
混凝土的耐久性能研究
混凝土的耐久性能研究一、引言混凝土是现代建筑中最常用的材料之一，其在工程建设中具有很高的应用价值。
然而，由于环境因素和使用条件的变化，混凝土结构存在着各种各样的耐久性问题，如龟裂、脱落、腐蚀等。
因此，混凝土的耐久性问题一直是建筑工程领域的一个热门研究方向。
本文将从混凝土的材料特性、耐久性能及影响因素等方面进行探讨和研究。
二、混凝土的材料特性混凝土是由水泥、砂、石料和水等材料混合而成的人造材料，其主要材料特性如下：1.强度高：混凝土具有较高的抗压强度和抗拉强度。
2.可塑性好：混凝土可以通过模具成型，灌注成型或喷射成型等多种方式制作各种形状的构件。
3.密实性好：混凝土的密实性可以有效地防止水分渗透和酸碱侵蚀。
4.耐久性好：混凝土具有较好的耐久性，可以在各种恶劣的环境条件下使用。
三、混凝土的耐久性能混凝土的耐久性主要包括以下几个方面：1.抗冻性：混凝土在低温下容易产生龟裂和脱落，甚至引起结构破坏。
2.耐久性：混凝土在长期使用和恶劣环境下容易产生龟裂、腐蚀和脱落等问题。
3.抗酸碱侵蚀性：混凝土在酸碱环境中容易发生化学反应，导致混凝土的物理性能发生变化。
4.耐热性：混凝土在高温下易产生龟裂和脱落等问题，甚至导致结构破坏。
5.抗震性：混凝土在地震等自然灾害下易发生破坏。
四、影响混凝土耐久性的因素混凝土的耐久性受到以下几个因素的影响：1.材料选择：混凝土的材料选择和配合比例对其耐久性有着重要的影响，合理的材料选择和配合比例可以有效地提高混凝土的耐久性。
2.施工工艺：混凝土的施工工艺也是影响其耐久性的因素之一，合理的施工工艺可以有效地提高混凝土的耐久性。
3.使用条件：混凝土的使用条件也是影响其耐久性的因素之一，如温度、湿度、酸碱度等。
4.环境因素：混凝土所处的环境也是影响其耐久性的因素之一，如气候、水质、空气污染等。
五、提高混凝土耐久性的方法为了提高混凝土的耐久性，可以采取以下几种方法：1.合理选择材料：选择合适的水泥、砂、石料等材料，并按照一定的比例进行配合，可以提高混凝土的耐久性。
混凝土材料的耐冻性能分析
混凝土材料的耐冻性能分析混凝土作为一种广泛应用于建筑工程中的重要材料，其耐冻性能对于结构的耐久性和安全性至关重要。
在寒冷地区，混凝土结构经常遭受冻融循环的作用，这可能导致混凝土的性能劣化，甚至影响结构的正常使用。
因此，深入研究混凝土材料的耐冻性能具有重要的理论和实际意义。
一、混凝土冻融破坏的机理混凝土的冻融破坏主要是由于在冻融循环过程中，混凝土内部孔隙中的水发生结冰和融化，从而产生的静水压力和渗透压力导致混凝土结构的损伤。
当混凝土中的孔隙水结冰时，体积会膨胀约 9%。
如果混凝土内部的孔隙不够通畅，无法容纳这部分膨胀的体积，就会产生静水压力。
静水压力会使混凝土内部产生微裂缝，随着冻融循环次数的增加，微裂缝逐渐扩展和连通，导致混凝土的强度和耐久性下降。
另一方面，在融化过程中，由于冰水界面处的蒸汽压力差，会产生渗透压力。
渗透压力会促使水分向混凝土内部更深的部位迁移，进一步加剧混凝土的损伤。
此外，混凝土中的骨料和水泥浆体的热膨胀系数不同，在冻融循环过程中也会产生应力差，导致界面处的粘结力下降，从而影响混凝土的整体性能。
二、影响混凝土耐冻性能的因素1、水灰比水灰比是影响混凝土耐冻性能的重要因素之一。
水灰比越大，混凝土中的孔隙率就越高，孔隙的连通性也越好，这使得水分更容易在混凝土内部迁移和结冰，从而降低混凝土的耐冻性能。
相反，较低的水灰比可以减少混凝土中的孔隙数量和尺寸，提高混凝土的密实度，增强其耐冻性能。
2、骨料骨料的种类、级配和含量也会对混凝土的耐冻性能产生影响。
一般来说，硬度高、强度大、孔隙率低的骨料可以提高混凝土的耐冻性能。
此外，合理的骨料级配可以使混凝土更加密实，减少孔隙的数量和尺寸，从而提高其抗冻能力。
3、水泥品种和用量不同品种的水泥其矿物组成和性能有所不同，对混凝土的耐冻性能也会产生影响。
例如，硅酸盐水泥由于其水化产物的结构较为致密，通常比其他品种的水泥具有更好的耐冻性能。
同时，水泥用量的增加可以提高混凝土的强度和密实度，从而改善其耐冻性能。
混凝土的耐久性
混凝土的耐久性姓名：班级：学号：摘要：长期以来，人们认为混凝土材料是一种耐久性的材料，且与金属材料、木材比较，混凝土不生锈、不腐朽。
也是因为过去人们对混凝土结构寿命的期望值较低-----认为能够使用50年以上就是耐久性很好的材料。
而随着近些年工程应用中出现的问题和形势的发展，人们认识到混凝土材料的耐久性应受到高度重视。
混凝土的耐久性是一个综合概念，包括的内容很多，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化、抗碱-集料反应、抗氯离子渗透等方面。
这些性能决定了混凝土经久耐用的程度。
正文：1.混凝土的耐久性的概念混凝土的耐久性是它暴露在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。
①混凝土的抗冻性⑴抗冻性的定义和冻融破坏机理混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。
在冻融循环的作用下，混凝土结构受到结冰体积膨胀造成的静水压力和因结冰、水蒸气压的差别推动未冻结水向冻结区迁移，从而造成的渗透压力。
当上述冻结过程中水结冰引发的内应力或者融化过程中这两种压力所产生的内应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会产生裂隙；多次冻融循环使裂隙不断扩展直到破坏。
混凝土的密实度、孔隙结构和数量及孔隙的冲水程度是决定抗冻性的重要因素。
密实的混凝土和具有封闭孔隙的混凝土抗冻性较高。
⑵抗冻性的表征混凝土抗冻性用抗冻等级表示。
抗冻试验有两种方法，即慢冻法和快冻法。
⑶除冰盐对混凝土的破坏除冰盐不仅引起路面破坏，渗入混凝土中的氯盐又导致严重的钢筋锈蚀，加速碱-骨料反应。
⑷提高混凝土抗冻性的措施降低混凝土水胶比，降低孔隙率掺加引气剂，保持含气量在4%-5%提高混凝土强度，在相同含气量的情况下，混凝土强度越高，抗冻性越好②碳化、氯离子扩散与钢筋锈蚀⑴碳化的定义碳化是空气中的二氧化碳与水泥石中的水化产物在有水的条件下发生化学反应，生成碳酸钙和水。
碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。
未经碳化的混凝土pH=12—13，碳化后pH=8.5—10，接近中性，故碳化又称中性化。
再生混凝土抗冻性能研究综述
再生混凝土抗冻性能研究综述摘要：本文通过查阅国内外文献，综述了冻融环境对再生混凝土的冻融机理以及对再生混凝土各项性能的影响。
再生骨料参量、水灰比、冻融环境、冻融次数等指标的不同对再生混凝土的抗压强度及抗冻性的影响不同。
关键词：再生混凝土；冻融；性能1再生混凝土冻融机理研究混凝土在饱水状态下遭受冻融作用通常会导致内部裂缝发展和表面剥落，裂隙水进入这些缝隙后结冰膨胀导致混凝土开裂，并使混凝土强度和弹性模量逐渐降低，力学性能的降低则影响混凝土结构的安全性。
长期以来，国内外研究人员对混凝土耐久性做了很多研究并且提出一系列假说，由于其冻融破坏机理复杂，科研人员还没得到一个能准确解释冻害的机理，大家认为一致的理论，但是一些科研人员所提出的一些假说可以为建筑工程结构物抗冻设计提供强很好的理论基础。
假说包括静水压假说[1]、渗透压假说[2]和温度应力的假说[3]等。
2 国内外再生混凝土抗冻性研究再生混凝土的抗冻耐久性分为腐蚀环境下的抗冻耐久性和无腐蚀环境下的抗冻耐久性。
腐蚀环境通常有氯盐、钾盐和硫酸盐等对混凝土有害的腐蚀盐类环境，这些盐类不仅能单独对混凝土造成腐蚀破坏，而且还能共同作用加剧对混凝土的侵蚀破坏。
带有这些盐类的腐蚀环境也通常普遍存在，如海工混凝土、路面上为融冰使用的除冰盐等等。
无腐蚀环境为不含有腐蚀盐类的淡水环境，大多数的冻融破坏是无腐蚀环境下的冻融破坏。
严寒地区、温差较大的地区及冻土环境下会发生无腐蚀冻融破坏。
自从再生混凝土的诞生到应用，国内外研究人员对其的抗冻性能进行试验研究和理论分析，这些研究可为再生混凝土技术的实际应用提供有益的借鉴，并根据这些混凝土抗冻性的研究尽量规避混凝土在实际应用中的冻害。
邹超英[4]等人通过对不一样的再生粗集料的使用量和不一样的冻融交替次数的再生混凝土的试验研究，得出结论：随着冻融次数和再生骨料掺量的增多，再生混凝土动弹模量损耗与重量损耗均增加；弹性模量和峰值应力减小。
提高混凝土抗冻耐久性技术综述论文
提高混凝土抗冻耐久性技术的研究综述【摘要】本文针对北方寒冷地区混凝土冻融破坏问题，扼要综述了国内外混凝土抗冻耐久性技术的研究动态，叙述了利用矿物掺合料和复合掺入混合料是改善混凝土抗冻耐久性的有效措施。
【关键词】混凝土；耐久性；冻融破坏矿物掺合料1 前言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。
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[6 ]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。
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。
混凝土的抗冻耐久性的若干探讨
混凝土的抗冻耐久性的若干探讨一、前言混凝土是由粗集料架构、砂浆和界面过渡区组合而成，耐久性是混凝土结构的重要指标之一，关系着结构物的使用寿命。
本文就对混凝土的抗冻耐久性进行了研究。
二、混凝土结构抗冻耐久性的意义据有关部门统计，我国既有的近的城镇建筑有50%进入老化阶段，其中约有（10^20）x10xmr需维修加固才能使用，同时最近每年用于基础设施工程的投资额度高达20000亿元人民币以上，而且以惊人的速度增长。
美国学者用"五倍定律"形象地说明了混凝土结构耐久性设计的重要性，特别是设计耐久性方面的重要性。
它的意思是说对新建项目在钢筋防护方面节省1美元，就意味着发现钢筋锈蚀时采取措施需多追加维修费5美元，钢筋开裂时需多追加维修费25美元，严重破坏时将需多追加125美元。
对在役混凝土结构进行耐久性评定与剩余使用寿命预测，不仅可以揭示潜在危险，及时作出维修或拆除的决策，避免重大事故的发生，而且研究成果可以直接用于指导结构设计。
因此，混凝土结构耐久性问题是一项具有重大实际意义和社会经济效益的研究。
2、关于混凝土耐久性的认识混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内，在正常护下，必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即指混凝土在抵抗周围环境中各种物理和化学作用下，仍能保持原有性能的能力。
混凝土耐久性主要包括以下几方面：一是抗渗性。
即指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。
二是抗冻性。
混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，经受多次抵抗冻融循环作用，能保持强度和外观性的能力。
在寒冷地区，尤其是在接触水又受冻的环境下的混凝土，要求具有较高的抗冻性能。
三是抗侵蚀性。
混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中，有可能遭受化学侵蚀而破坏。
四是碱集料反应。
如前分析，不论是上述哪一种因素主导着混凝土的劣化过程，其共同点是混凝土内有充足的水分和其他有害物质的侵入。
三、影响耐久性能的主要因素影响混凝土结构耐久性能的因素很多，主要有内部和外部两个方面。
混凝土抗冻耐久性综述
混凝土抗冻耐久性综述张鸿雁(内蒙古建筑职业技术学院,内蒙古呼和浩特 010000) 摘 要:我国地域辽阔,环境复杂,华北、西北、东北地区的水工大坝,特别是东北地区的混凝土结构物,几乎100%的工程局部或大面积地遭受不同程度冻融破坏。
本文针对混凝土冻融破坏问题,结合笔者所做的实验,扼要介绍了影响混凝土抗冻耐久性的主要因素及相应预防措施。
关键词:混凝土;抗冻;耐久性 中图分类号:T U528 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)23—0034—021 综述混凝土在饱水状态下因冻融循环产生的破坏即为混凝土冻融破坏,混凝土在饱水状态下抵抗冻融循环作用的性能称为混凝土的抗冻耐久性(简称抗冻性)。
混凝土冻害发生必须具备两个条件:一是混凝土处于饱水状态;二是冻融循环交替发生。
我国的华北、西北、东北地区的水工混凝土构筑物,几乎100%的工程局部或大面积地遭受不同程度冻融破坏。
而且长江以北黄河以南的中部地区,也有大量的混凝土建筑物(构筑物)出现冻融破坏的现象。
由此可见,北方地区,混凝土的抗冻耐久性直接决定影响混凝土的耐久性[1]。
2 冻融破坏机理研究迄今为止,关于混凝土冻融破坏机理还没有形成共识。
得到较多学者认可的假说可以归结为2类:一类是Pow ers提出的静水压假说[2];一类是他此后与Helm uth一起提出了渗透压假说。
这两个假说结合在一起,较为成功的解释了混凝土冻融破坏机理。
静水压假说认为:水受冻变成冰时,体积要膨胀9%,从而迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移,产生静水压力。
静水压力随孔隙水流程长度增加而增加,因此,存在一个极限流程长度,如果孔隙水的流程长度大于该极限长度则静水压力将超过混凝土的抗拉强度,混凝土开始破坏。
渗透压假说认为:混凝土孔溶液中含有Na+、K+、Ca2+等盐类,气温降低时大孔中的部分溶液首先结冰,则未冻溶液中盐的浓度就会上升,就会与周围较小空隙中的溶液产生浓度差。
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混凝土抗冻耐久性综述X
张鸿雁
(内蒙古建筑职业技术学院,内蒙古呼和浩特 010000)
摘 要:我国地域辽阔,环境复杂,华北、西北、东北地区的水工大坝,特别是东北地区的混凝土结构物,几乎100%的工程局部或大面积地遭受不同程度冻融破坏。
本文针对混凝土冻融破坏问题,结合笔者所做的实验,扼要介绍了影响混凝土抗冻耐久性的主要因素及相应预防措施。
关键词:混凝土;抗冻;耐久性
中图分类号:T U528 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)23—0034—02
1 综述
混凝土在饱水状态下因冻融循环产生的破坏即为混凝土冻融破坏,混凝土在饱水状态下抵抗冻融循环作用的性能称为混凝土的抗冻耐久性(简称抗冻性)。
混凝土冻害发生必须具备两个条件:一是混凝土处于饱水状态;二是冻融循环交替发生。
我国的华北、西北、东北地区的水工混凝土构筑物,几乎100%的工程局部或大面积地遭受不同程度冻融破坏。
而且长江以北黄河以南的中部地区,也有大量的混凝土建筑物(构筑物)出现冻融破坏的现象。
由此可见,北方地区,混凝土的抗冻耐久性直接决定影响混凝土的耐久性[1]。
2 冻融破坏机理研究
迄今为止,关于混凝土冻融破坏机理还没有形成共识。
得到较多学者认可的假说可以归结为2类:一类是Pow ers提出的静水压假说[2];一类是他此后与Helm uth一起提出了渗透压假说。
这两个假说结合在一起,较为成功的解释了混凝土冻融破坏机理。
静水压假说认为:水受冻变成冰时,体积要膨胀9%,从而迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移,产生静水压力。
静水压力随孔隙水流程长度增加而增加,因此,存在一个极限流程长度,如果孔隙水的流程长度大于该极限长度则静水压力将超过混凝土的抗拉强度,混凝土开始破坏。
渗透压假说认为:混凝土孔溶液中含有Na+、K+、Ca2+等盐类,气温降低时大孔中的部分溶液首先结冰,则未冻溶液中盐的浓度就会上升,就会与周围较小空隙中的溶液产生浓度差。
这个浓度差将迫使小孔中溶液向大孔迁移。
即使是浓度为0的孔溶液,由于冰的饱和蒸汽压低于同温度下水的饱和蒸汽压,小孔中的溶液也要向已部分结冰的大孔溶液迁移。
可见渗透压是孔溶液的盐浓度差和冰水饱和蒸气压差共同形成的。
目前静水压、渗透压不能由实验测定,也无法准确用物理化学公式计算。
现阶段得到公认的影响混凝土抗冻性的参数是平均气泡间隔系数。
气泡间隔系数即气泡间距的一半。
当混凝土的平均气泡间隔系数小于某个临界值时,毛
很大的影响。
严格控制电子间的环境条件,可以延长热控设备的使用寿命,并且可以提高系统工作的可靠性。
这一点,一定要引起我们足够的重视一定要提高DCS硬件质量和软件的自我诊断能力,努力提高DCS系统软、硬件的质量和自诊断能力,对提前预防、软化故障有着十分重要的作用。
随着我国电力事业和高新技术的快速发展,发电设备日趋高度自动化和智能化,系统的安全性、可靠性变得日益重要。
这是设计、安装、调试、检修人员追求的最高目标。
热控调试在火力发电机组调试过程中的作用并不显眼,但热控系统却关系着机组的安全运行、自动化水平及经济、稳定运行。
热控仪表多种多样,控制方式繁杂,与热力系统的关系错综复杂,这就要求热控专业与其他专业紧密结合、通力协作,杜绝和预防各种事故的发生。
火电厂自动化技术应用的发展,尽管经历过挫折和重重困难,但仍以前所未有的速度发展。
可以预见,进入21世纪,我国火电厂自动化技术应用很可能将以更快的速度发展,随着世界高科技飞速发展,火电厂热工自动化的保护与管理也必将进入高科技信息时代。
[参考文献]
[1] 黄平森.热工自动化设备的改造对策[J].电力
建设,1996,(3).
[2] 樊静明,孙宝义.热控保护标准化作业[M].北
京:中国电力出版社,2007.
34内蒙古石油化工 2012年第23期 *收稿日期:2012-09-22
细孔中的渗透压或静水压就不会超过混凝土的抗拉强度,即抗冻性能较好,否则其抗冻性能较差。
美国混凝土协将极限平均气泡间隔系数定为250?m。
这个值取得是否合理,以及由各种水泥搅拌而成的混凝土是否都可以采用这个极限值,目前仍有异议。
但平均气泡间隔系数作为混凝土抗冻性的重要参数,已经得到公认。
3 影响因素
3.1 引气剂
含气量是影响平均气泡间距的一个主要因素。
混凝土在搅拌过程中虽然引入大量的气泡,但由于气泡直径相对较大且不稳定,对混凝土抗冻耐久性的贡献有限。
而引气剂引入的气泡不仅直径小,而且丰富均匀。
引气剂引入的气泡越多,平均气泡间距就越小,毛细孔中的静水压和渗透压就越小,混凝土的抗冻性就越好。
笔者所做的大量实验也证明[1],掺引气剂后混凝土抗冻性能显著优于不掺引气剂的混凝土。
这与国内外的大量研究成果与工程实践相一致[3]。
引气剂是具有憎水性的表面活性物质,在混凝土搅拌过程中引入大量微小的、稳定的封闭气泡。
封闭气泡切断了部分毛细孔通路,从而缓解水变成冰时产生的膨胀压力,推迟了混凝土冻融破坏的发生,即起到减压缓冲的作用。
此外,这些气泡还可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路,外界水分不易浸入。
因此,引气剂引入的大量封闭气泡大大提高了混凝土的抗冻耐久性。
但是,引气剂的掺量应控制在一个合理的范围,因为随着引气剂掺量的增加,气泡增多,混凝土的密实度在降低,进而导致混凝土的强度降低。
《普通混凝土配合比设计规程》规定:混凝土的最大含气量不宜超过7%,最小含气量应符合表1的规定。
表1 长期处于潮湿和严寒环境中混凝土的最小含气量粗骨料最大粒径(m m)最小含气量(%)
40 4.5
25 5.0
20 5.5
注:含气量的百分比为体积比
3.2 水灰比
水灰比直接影响到混凝土中可冻水的含量、混凝土强度,进而影响到混凝土的抗冻性能。
水灰比越小,混凝土中可冻水的含量越少,混凝土的冻结速度越慢;水灰比越小,混凝土强度越高,抗冻性能也越好。
我国水科院、铁科院等单位的研究也表明,水灰比小于0.35、完全水化的混凝土,即使不掺加引气剂,也有很好的抗冻性[3],这是因为混凝土中的水分除去水化结合水和凝胶孔不冻水外,可冻水含量很少。
3.3 骨料
在饱水环境下骨料吸水饱和,受冻后在骨料-水泥浆界面和骨料空隙将产生静水压力,如果其超过界面强度或骨料强度时就会产生冻害。
所以骨料的吸水率和骨料的尺寸是影响骨料抗冻性的主要因素。
此外,骨料的泥含量、风化程度、坚固性、杂质含量等也会影响混凝土的抗冻性能。
美国ACI201委员会指出,如果在持续潮湿环境中使用吸水性骨料,粗骨料吸水饱和时,骨料颗粒在冻结时体积膨胀,膨胀压力使骨料和砂浆面破坏。
如果受破坏的骨料靠近混凝土表面,就会产生剥落[3]。
由此看来,轻骨料可能成为混凝土抗冻的薄弱环节。
但通过掺入适量的引气剂、保证含气量等措施,使骨料受冻后将孔隙水排向周围的空气泡,来提高轻骨料混凝土的抗冻性能。
3.4 混合材料
粉煤灰对混凝土抗冻性的影响,目前尚无统一的结论。
美国等国家的实验结果表明,掺与不掺粉煤灰的混凝土抗冻性基本相同,而中国水科院的实验表明,在等量取代的条件下,粉煤灰掺量为15%时,混凝土的抗冻性可得到改善,当粉煤灰掺量超过一定范围时,混凝土的抗冻性反而下降。
但严捍东等在粉煤灰掺量0～55%、引气量7.6%的试验条件下,得到了混凝土抗冻性随粉煤灰掺量增加而提高的结论[3]。
此外,在混凝土中掺入硅粉,可以改变气泡的结构,降低了气泡间距系数,从而可改善混凝土的抗冻性。
大量实验表明:硅粉掺量不超过10%时,混凝土的抗冻性有所提高,掺量为15%时,抗冻性基本没有变化,掺量超过20%时的抗冻性会明显降低。
4 结论
除了针对上述影响因素采取相应的措施来提高混凝土的抗冻耐久性,在施工过程中严格按遵守相关工艺要求,也是混凝土耐久性能的保证。
回顾我国主要建筑工程的发展,虽经几十年的努力,但混凝土工程的抗冻耐久性仍未得到根本解决。
结合本人所作的实验,混凝土的含气量和水灰比是影响其抗冻耐久性的主要因素。
在满足混凝土强度要求的前提下,掺加适量的引气剂更为经济。
[参考文献]
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35
2012年第23期 张鸿雁 混凝土抗冻耐久性综述。