不同类型的水对混凝土冻融破坏的影响
浅析混凝土冻融破坏机理及提高混凝土抗冻性能的对策
【文章编号】:1672-4011(2008)05-0006-02浅析混凝土冻融破坏机理及提高混凝土抗冻性能的对策江俊松,王泽云(西华大学建筑与土木工程学院,四川成都 610039) 【摘 要】:本文简要阐述了混凝土冻融破坏的直观特征和机理;根据混凝土的冻融破坏机理,提出了提高混凝土抗冻性能的主要措施。
【关键词】:混凝土;冻融破坏;抗冻性;措施 【中图分类号】:T U35212 【文献标识码】:B0 引言2008年1月,我国南方大部分地区普降暴雪,由于持续的冻雨天气,某些地区的不少电缆铁塔结冰达10φ以上。
在南方出现这样的灾害,实属罕见!我们所修建的混凝土建筑物、混凝土构筑物在抗冻性能方面的考虑比北方少很多。
这次灾害给我们敲响了警钟,使我们对南方地区的混凝土建筑物、混凝土构筑物的抗冻性能更加关注。
1 混凝土冻融破坏的直观特征混凝土发生冻融破坏的显著特征是表面剥落,严重时可能露出石子。
(如图a、b、c、d所示)在混凝土受冻过程中,冰冻应力使混凝土中产生裂纹。
冰冻所产生的裂纹一般多而细小,因此,在单纯冻融破坏的场合,一般不会看到较粗大的裂缝。
但是,在冻融反复交替的情况下,这些细小的裂纹会不断地扩展,相互贯通,使得表层的砂浆或净浆脱落。
当然,并不是说混凝土的表面剥落就一定是冻融破坏所造成的。
因为导致混凝土表面剥落的原因很多,除了冻融破坏以外,防冻盐使用不当、干湿交替、抹面较差、养护不良、化学侵蚀、磨损等都可能引起混凝土表面剥落,所不同的是冻融破坏不仅引起混凝土表面剥落,而且导致混凝土力学性能的显著降低。
大量试验研究表明:随着冻融次数的增加,混凝土的强度特性均呈下降趋势,其中反映最敏感的是抗拉强度和抗折强度,即随着冻融次数的增加,混凝土的抗拉强度和抗折强度迅速下降,而抗压强度下降趋势较缓。
2 混凝土冻融破坏的机理混凝土是由集料、水泥和水三部分组成。
用作集料的物质,不论是天然的岩石材料还是人工制造的材料,都不是完全密实的。
混凝土中的冻融循环标准
混凝土中的冻融循环标准混凝土中的冻融循环标准引言随着气候变化和人类活动的影响，气温波动越来越大，冬季的低温和夏季的高温已经成为了常态。
这种极端气候条件下，混凝土结构的耐久性显得尤为重要。
在冬季，混凝土结构可能会遭受冻融循环的破坏，而这种破坏会严重影响混凝土结构的稳定性和寿命。
因此，制定混凝土中的冻融循环标准是非常必要的。
一、冻融循环的定义冻融循环是指混凝土结构在低温环境中遇到冰冻，随后在高温环境中融化的过程。
这种循环会导致混凝土中水分的膨胀和收缩，从而产生内部的应力和变形，最终影响混凝土结构的稳定性和寿命。
二、冻融循环的影响因素混凝土中的冻融循环会受到多种因素的影响，包括以下几个方面：1. 混凝土的水胶比水胶比是指混凝土中水的重量与水泥的重量的比值。
水胶比越高，混凝土中的孔隙越多，水分膨胀的空间也就越大，从而容易受到冻融循环的影响。
2. 水泥的类型和用量不同类型和用量的水泥会影响混凝土的强度和耐久性，从而影响冻融循环的破坏程度。
3. 混凝土的密实程度混凝土的密实程度越高，孔隙越少，水分膨胀的空间也就越小，从而对冻融循环的抵抗能力也就越强。
4. 环境温度和湿度环境温度和湿度的变化会直接影响混凝土结构中水的状态，从而影响冻融循环的程度。
5. 冻融循环的次数和频率冻融循环的次数和频率越高，混凝土受到的破坏也就越严重。
三、冻融循环标准的制定制定混凝土中的冻融循环标准需要考虑多种因素，包括混凝土的用途、所处环境、设计寿命等。
一般来说，冻融循环标准应包含以下内容：1. 冻融循环的定义和影响因素冻融循环标准应明确冻融循环的定义和影响因素，以便设计者和使用者能够更好地了解其破坏机理和影响程度。
2. 冻融循环的试验方法冻融循环标准应明确冻融循环试验的方法和要求，以便设计者和使用者能够进行相应的试验验证。
3. 冻融循环的限值要求冻融循环标准应明确不同用途的混凝土结构在不同环境下的冻融循环限值要求，以便设计者和使用者能够根据实际情况进行相应的设计和使用。
混凝土的冻融损伤原理与防治
混凝土的冻融损伤原理与防治一、混凝土的冻融损伤原理1.1 冻融循环过程混凝土的冻融损伤是由于混凝土在冻融循环过程中发生了物理和化学变化而引起的。
冻融循环过程是指混凝土在温度从冰点以下到冰点以上的循环过程中的变化。
当混凝土中的水在低温下冻结时，冰晶的形成会使混凝土体积增大，从而产生内部应力。
当温度升高时，冰晶融化会导致混凝土体积缩小，从而产生内部应力。
这种内部应力会导致混凝土的裂纹和破坏。
1.2 冻融损伤机理混凝土的冻融损伤机理主要有两种，即物理机理和化学机理。
物理机理是指由于混凝土中的水在冰冻和融化过程中的体积变化而引起的损伤。
当水在冰冻时，会产生冰晶，冰晶的形成会使混凝土的体积增大，从而引起内部应力。
当水融化时，冰晶融化会导致混凝土体积缩小，从而引起内部应力。
这种内部应力会导致混凝土的裂纹和破坏。
化学机理是指由于混凝土中的水在冻融过程中发生的化学反应而引起的损伤。
当水在冰冻时，冰晶中的水分会被浓缩，形成高浓度的盐水，这种盐水会对混凝土中的水泥石产生化学反应，从而破坏混凝土中的水泥石。
当水融化时，盐水会溶解在水中，从而进一步破坏混凝土中的水泥石。
二、混凝土冻融损伤的防治2.1 选择合适的混凝土材料选择合适的混凝土材料是预防混凝土冻融损伤的关键。
可以从以下几个方面来选择合适的混凝土材料：（1）水泥的选择：应选择抗硫酸盐水泥或高强度水泥，以提高混凝土的耐冻融性。
（2）粉煤灰的选择：应选择具有活性的粉煤灰，以提高混凝土的耐冻融性。
（3）骨料的选择：应选择具有较好的耐冻融性的骨料，如玄武岩、花岗岩等。
（4）外加剂的选择：应选择具有耐冻融性能的外加剂，如减水剂、膨胀剂等。
2.2 加强混凝土的密实性混凝土的密实性对其耐冻融性有很大的影响。
可以采取以下措施来加强混凝土的密实性：（1）控制混凝土的水灰比，以提高混凝土的密实性。
（2）采用充填骨料的方法，可以填补混凝土中的孔隙，提高混凝土的密实性。
（3）采用高压喷水养护，可以使混凝土表面变得光滑，从而提高混凝土的密实性。
混凝土受冻融循环的原理
混凝土受冻融循环的原理一、前言混凝土作为一种常见的建筑材料，因其性能稳定、使用寿命长等特点被广泛应用于建筑工程中。
然而，在寒冷的冬季，混凝土却面临着被冻害的风险。
混凝土受冻害的主要原因是由于水在混凝土孔隙中的冰膨胀而引起的。
因此，对混凝土在冻害条件下的性能研究具有重要意义。
本文将从混凝土受冻害的原理入手，详细介绍混凝土受冻融循环的原理。
二、混凝土受冻害的原理混凝土受冻害的主要原因是由于水在混凝土孔隙中的冰膨胀而引起的。
水在低温下冻结时，其体积会增大约9%，因此，如果混凝土中的水被冻结，就会在混凝土内部产生较大的冰膨胀压力。
当这种压力超过混凝土的抗压强度时，就会导致混凝土的破坏。
此外，混凝土中的冰融化后，会产生大量的水，这些水在再次冻结时，又会产生新的冰膨胀压力，因此，混凝土的受冻害程度会随着冻融循环次数的增加而加剧。
三、混凝土受冻融循环的原理混凝土受冻融循环的原理可以分为以下几个方面：1. 冻结阶段在低温环境下，混凝土中的水会逐渐冻结。
当水分子在混凝土孔隙中形成冰晶时，周围的水分子也会被吸附到冰晶表面，从而形成一个更大的冰晶。
冰晶的形成会导致混凝土内部的温度下降，同时还会产生冰膨胀压力，这种压力会引起混凝土的开裂和破坏。
2. 融化阶段当环境温度回升时，混凝土中的冰会融化成水。
融化后的水会填充混凝土孔隙中的空隙，同时也会渗入混凝土内部的微孔和裂缝中。
由于混凝土中的水分含量增加，混凝土的孔隙率也会随之增加。
此外，融化后的水还会引起混凝土的膨胀，这种膨胀会进一步加剧混凝土的开裂和破坏。
3. 再冻结阶段当环境温度再次下降时，混凝土中的水又会重新冻结。
这时，由于混凝土中的孔隙率增加，融化后的水会充满混凝土中的微孔和裂缝，形成更多的冰晶。
这些冰晶的形成会导致混凝土内部的压力增加，从而引起混凝土的进一步破坏。
这个过程就是冻融循环。
四、混凝土受冻融循环的影响因素混凝土受冻融循环的影响因素主要包括以下几个方面：1. 混凝土的强度和孔隙率混凝土的强度和孔隙率是影响混凝土受冻融循环性能的重要因素。
混凝土冻融破坏机理及影响混凝土抗冻性能的主要因素
混凝土冻融破坏机理及影响混凝土抗冻性能的主要因素摘要：由于我国经济的持续发展需要，人民生活质量的持续提升，必然会对水利建设提出更加严格的要求。
一想到水利工程，不少人会将其与混凝土相联系，因为混凝土的强度高、可塑性强、造价适宜、维护成本少等优势逐渐在水利建设领域得到广泛应用。
但是在我国北方一些地区，冬季严寒等因素会对混凝土的耐久性带来不容忽视的影响，所以我们需要更加深入地分析影响混凝土抗冻性能的相关要素，然后整理出混凝土冻融破坏机理，希望能够在技术层面给予持续升级与优化，由此能够为增强工程质量带来启发与指导。
关键词：混凝土；冻融破坏机理；影抗冻性能；主要因素引言：在我国北方地区，由于冬季较长、温差很大，在进行水利工程的建筑物施工期间不可避免地要考虑混凝土质量，否则很容易造成其耐久性减弱，这对于现场施工安全及后续维护等带来不利影响。
那么，该如何最大化地增强混凝土质量、提升其抗冻性能等已经成为很多学者探讨的一个重要课题。
一、混凝土冻融破坏机理混凝土是一种富含毛细孔的典型复合材料，其内部组成包括两大部门，即：水泥砂浆与粗骨料。
若要确保在浇筑的过程中能够具备较强的和易性，则需要在混凝土中加入一些拌和水，并且其加入量需要明显超过水泥所需要的水化用水量。
此时多余的水则会通过游离水的形式停滞在混凝土内，逐步转变成具有一定体积的连通毛细孔，而这就是引起混凝土遭遇到冻害的一个直接诱因。
现今很多学者在对混凝土的冻融破坏机理进行研究的过程中提出了不少理论与学说，其中美国学者提出的“渗透压”与“膨胀压”等理论体系是最受关注的。
该理论明确指出：吸水饱和状态的混凝土若出现冻融，那么其遭受到的破坏应力包括两大组成：①在混凝土中毛细孔水在某负温因素的影响下会出现物态转变，从水变成冰，此时体积会扩大9%，由于毛细孔壁限制而形成膨胀压力，那么能够在毛细孔四周的微观结构中形成拉应力。
②在毛细孔水冻结成冰块的情况下，在凝胶孔中过冷水于混凝土微观结构的迁移、重分布等情况下会形成渗透压。
混凝土中的冻融循环原理
混凝土中的冻融循环原理一、引言混凝土作为建筑材料的重要组成部分，其受到冻融循环的影响是不可避免的。
冻融循环是指在低温环境下，混凝土中的水分会结冰膨胀，而结冰后的水分又会在高温环境下融化，导致混凝土中的微裂缝加剧，最终影响混凝土的强度和耐久性。
因此，研究混凝土中的冻融循环原理对于提高混凝土的抗冻性和耐久性具有重要的意义。
二、混凝土中水分的物理变化混凝土中的水分主要存在于孔隙中。
孔隙可以分为两种：一种是水胶比孔隙，即水泥基材料中的无序孔隙，另一种是气孔，即混凝土中的空气孔隙。
这两种孔隙均能储存水分。
当温度下降，混凝土中的水分会结冰膨胀，导致孔隙变大，从而产生压力，使混凝土表面产生裂缝。
当温度升高时，冰体融化，水分会流出，孔隙会缩小，使混凝土表面的裂缝加剧。
这种冻融循环过程是混凝土中的水分物理变化的基础。
三、混凝土中的化学反应除了物理变化，混凝土中的化学反应也会受到冻融循环的影响。
例如，混凝土中的水泥石中的硅酸盐矿物会在冻融循环中发生颗粒间的摩擦，从而导致其破碎，使混凝土强度下降。
此外，冻融循环还会使混凝土中的钙化反应变得更为复杂，可能导致混凝土中的化学反应失控，导致混凝土的强度和耐久性降低。
四、混凝土中的微观结构混凝土中的微观结构也会受到冻融循环的影响。
混凝土中由于水泥基材料的水化反应，会形成石英、方解石等结晶体，这些结晶体的形成和发展与混凝土的强度和耐久性密切相关。
冻融循环会导致混凝土中的结晶体受到破坏，使混凝土的强度和耐久性下降。
五、混凝土中的气孔混凝土中的气孔也是影响混凝土抗冻性和耐久性的重要因素。
气孔的存在会使混凝土中的水分更容易凝结成冰体，从而导致混凝土中的裂缝加剧。
此外，气孔还会导致混凝土中的钙化反应受到影响，从而使混凝土的强度和耐久性下降。
六、混凝土中的钢筋混凝土中的钢筋也会受到冻融循环的影响。
当混凝土中的裂缝加剧时，钢筋的保护层会被破坏，从而使钢筋容易受到腐蚀，导致混凝土结构的安全性下降。
水和其相转变对混凝土性能的影响
水和其相转变对混凝土性能的影响按照列表划分好：一、影响混凝土配合比的因素1、水泥类型2、骨料类型3、水的种类4、水的含量二、水的类型对混凝土性能的影响1、清水清水中微量的可溶性物质含量少，且不含有大量有害的杂质，一般混凝土的性能会比较好。
因此，采用清水作为混凝土的水泥稀释剂可以增强混凝土对剪切力和抗压强度的抵抗力，从而提高混凝土的性能。
2、含氯水在混凝土配制过程中，如果选用含氯水作为水泥稀释剂，其中包含的氯离子可以在混凝土中形成氯钙结合物，该物质能够改变过氧化物的形成，从而降低混凝土的强度。
一些研究显示，用含氯水作为水泥稀释剂，混凝土的抗压强度会减弱13.6％至51.2％，剪切强度低于59.2％。
3、海水海水由于其中含有大量有害杂质，如盐、汞等有害物质，使得当其作为水泥稀释剂时，混凝土的性能会受到明显的影响。
一些研究显示，当用海水作为水泥稀释剂时，混凝土的抗折强度会降低约13.6％，剪切强度会低于29.5％。
三、不同水的转变对混凝土性能的影响1、水的减少当混凝土的水的含量稳定下降时，经过适当的加工，会影响混凝土的性能，降低混凝土的抗压强度，但是，混凝土的抗折强度和抗压强度会显著增加，而混凝土的侧向抗压能力会更强。
因此，减少混凝土的水含量，可以得到更高强度的混凝土。
2、水的增加当混凝土中水含量增加时，将减少水泥结合剂，这会减少混凝土的抗压强度，但也会增加拌和物料塑性，从而改善拌和工人的工作环境。
因此，增加混凝土中水含量，可以改善工作环境，但会降低混凝土的抗压强度。
四、结论水的种类和含量对混凝土的性能有着重要的影响，清水的含量多一些可以提高混凝土的抗压强度和剪切强度，而含氯水和海水则会降低混凝土的强度。
水的减少能够提高混凝土的抗压强度，但水的增加可以改善拌和环境，使工人拌和更方便。
混凝土用水对混凝土强度的影响
混凝土用水对混凝土强度的影响在建筑工程中，混凝土是一种广泛使用的重要材料，而混凝土用水作为混凝土的重要组成部分，其质量和特性对混凝土强度有着不可忽视的影响。
首先，我们来了解一下混凝土用水的来源。
混凝土用水通常可以分为自来水、地下水、地表水以及经过处理的工业废水等。
不同来源的水，其水质可能存在较大的差异。
自来水一般经过了一定的处理，水质相对稳定和清洁，符合混凝土用水的基本要求。
地下水的水质则可能因地质条件的不同而有所变化，有些地区的地下水可能含有较多的矿物质，如钙、镁离子等。
地表水如河流、湖泊中的水，容易受到外界环境的污染，可能含有杂质、有机物和微生物等。
而对于经过处理的工业废水，虽然在一定条件下可以用于混凝土，但需要严格控制其成分和处理工艺，以确保不会对混凝土性能产生不利影响。
那么，混凝土用水的哪些特性会影响混凝土的强度呢？其中一个关键因素是水中的杂质含量。
如果水中含有过多的泥沙、黏土等悬浮物，会影响水泥与骨料之间的粘结，从而降低混凝土的强度。
此外，水中的有机物和微生物也可能对混凝土的强度产生负面影响。
有机物可能会在混凝土中形成薄弱界面，微生物的代谢产物可能会导致混凝土的化学腐蚀。
水的酸碱度也是一个重要的考量因素。
过酸或过碱的水都可能与水泥中的化学成分发生反应，影响水泥的水化过程，进而影响混凝土的强度发展。
例如，酸性水可能会溶解水泥中的某些成分，导致水泥的水化产物减少，从而降低混凝土的强度。
水中所含的各种离子，如氯离子、硫酸根离子等，对混凝土强度的影响也不容忽视。
氯离子会加速钢筋的锈蚀，从而破坏混凝土的内部结构，降低混凝土的强度和耐久性。
硫酸根离子则可能与水泥中的铝酸盐反应，生成膨胀性产物，导致混凝土开裂，影响其强度。
除了上述水质特性外，混凝土用水的用量也会对混凝土强度产生影响。
如果用水量过多，会导致混凝土的水灰比增大。
水灰比是影响混凝土强度的一个关键参数，水灰比越大，混凝土的强度越低。
这是因为过多的水分在混凝土硬化过程中会留下较多的孔隙，这些孔隙会削弱混凝土的内部结构，降低其抗压、抗拉等强度指标。
2.4混凝土的冻融破坏
2.4 混凝土的冻融破坏混凝土是一种重要的建筑材料，被广泛应用于各种建筑和基础工程中。
然而，在一些寒冷的地区，冬季的气温会降至零度以下，给混凝土结构带来了严重的挑战。
当混凝土在冬季遇到冻融循环时，会导致混凝土内部的微观结构发生变化，从而引发混凝土的破坏。
混凝土的冻融破坏是一种常见的混凝土病害，会严重影响混凝土的使用寿命和结构安全性。
2.4.1 冻融循环对混凝土的影响混凝土受冻融循环的影响主要有以下几方面：1.冻胀破坏：当水在混凝土中冻结时，水的体积会膨胀，从而会对混凝土结构施加一定的冻胀压力。
如果水分进入混凝土中的微孔和孔隙中，当水冻结后就会对混凝土产生内部压力，导致混凝土的裂纹和破坏。
此外，由于混凝土中的水分膨胀，也会导致混凝土的体积发生变化，从而对混凝土结构形状和尺寸产生影响。
2.溶胀破坏：当混凝土中的水分在冰晶消融过程中释放出来时，水分会使混凝土中的化学成分发生变化，从而导致混凝土的强度和韧性下降。
在下次冻结循环时，由于混凝土的强度和韧性下降，混凝土的破坏程度就会进一步加剧，最终会导致混凝土的溶胀破坏。
3.微观结构破坏：冻融循环还会对混凝土的微观结构造成影响，例如冻融循环会使混凝土中的空隙和孔隙扩大，从而影响混凝土的密实性和耐久性。
2.4.2 预防混凝土冻融破坏的措施为了避免混凝土的冻融破坏，我们可以采取以下措施：1.使用低温混凝土：低温混凝土具有耐寒性和耐冻融的特性，可在极端低温下使用。
低温混凝土主要是在混凝土配合比中控制水灰比和使用低温混凝土添加剂来减少水灰比。
低温混凝土还可以通过增加粗集料的使用量来增加混凝土的内部密实度。
2.混凝土保护措施：在混凝土结构施工过程中，我们可以采取一些保护措施，例如覆盖保护层和起重机运输措施，以避免混凝土在施工过程中遭受低温和冰霜破坏。
3.加强混凝土强度和韧性：对于需要在冬季施工的混凝土结构，在混凝土施工过程中可以采取增加混凝土强度和韧性的措施，以提高混凝土的抗冻性和耐久性。
不同类型的水对混凝土冻融破坏的影响
响， 总 结对 混 凝 土 冻融 破坏 的认 识 ， 为 解 决 实 际工程 中冻 融对 混 凝 土 的影 响提 供 相 关借 鉴 。 关键 词 ： 混凝土； 冻 融破 坏 ； 耐 久性
１混凝 土 冻融 破坏 现状 我 国地域 辽 阔， 在 寒冷 冬季 的北 方 地 区 ， 尤 其东 北 三省 、 内蒙 古 、 以及 西 北 五省 等省 市 自治 区 ， 气 温均 在零 度 以下 。而混 凝 土在零 度 以 下 的环 境 中易 发 生冻 融 破坏 ，这些 地 区 的混凝 土 结构 破 坏基 本 上 均 与 冻融 相关 Ｉ ｌ Ｊ ｏ ２ ０ ０ ８年初 ， 我国长江以南大部分地区持续冰冻灾害 ， 由于持续的 冰 冻 天气 ， 混 凝土 输 电塔 出 现不 同程度 的结 冰 现象 ， 在 长 江 以南 地 区 出现 这样 的现象 让人 难 以预 料 。无论 是冬 季严 寒 的北 方 ， 还 是特 殊 情 况下 的南 方 ， 冻融 破坏 的现象 在 全 国各 地均 有存 在 ， 并 且对 混 凝 土 耐 久性 造成 了极 大的影 响 。研 究冻 融破 坏对 混凝 土 的影 响 ， 对 混凝 土 耐 久Ｊ 性研究 具 有重 要 意义 。 ２混 凝 土冻 融破 坏机 理研 究 状况 混 凝 土的 冻融 破坏 ， 是一 系 列物 理变 化 的结果 。 从 大约 二 十世纪 中 叶开 始 ，美 国与 欧 洲等 科技 较 为 领先 的 国家 或地 区均 注重 研 究混 凝土 冻 融破 坏 机理 ， 并 且 提 出 了多 种 混凝 土 冻融 破 坏 理 论日 。在 此领 域以 Ｔ ． Ｃ ． Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ 为代表 的理论 成 为最基 本 的混凝 土 冻融 破坏 理论 。 截 止 目前 ， 混凝 土的 冻融 破坏 基 本理 论 晴 膨 胀 压 、 渗 透压 、 水 的离 析成 层等理论 ， 但 目前学术界认可度 比较高的， 仍然是膨胀压理论和渗透
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不同类型的水对混凝土冻融破坏的影响
作者：杨鹏飞
来源：《科技创新与应用》2013年第20期
摘要：文章论述了混凝土冻融破坏问题的重要性，着重研究影响混凝土冻融破坏因素中不同类型的水对混凝土冻融破坏的影响，总结对混凝土冻融破坏的认识，为解决实际工程中冻融对混凝土的影响提供相关借鉴。
关键词：混凝土；冻融破坏；耐久性
1 混凝土冻融破坏现状
我国地域辽阔，在寒冷冬季的北方地区，尤其东北三省、内蒙古、以及西北五省等省市自治区，气温均在零度以下。
而混凝土在零度以下的环境中易发生冻融破坏，这些地区的混凝土结构破坏基本上均与冻融相关[1]。
2008年初，我国长江以南大部分地区持续冰冻灾害，由于持续的冰冻天气，混凝土输电塔出现不同程度的结冰现象，在长江以南地区出现这样的现象让人难以预料。
无论是冬季严寒的北方，还是特殊情况下的南方，冻融破坏的现象在全国各地均有存在，并且对混凝土耐久性造成了极大的影响。
研究冻融破坏对混凝土的影响，对混凝土耐久性研究具有重要意义。
2 混凝土冻融破坏机理研究状况
混凝土的冻融破坏，是一系列物理变化的结果。
从大约二十世纪中叶开始，美国与欧洲等科技较为领先的国家或地区均注重研究混凝土冻融破坏机理，并且提出了多种混凝土冻融破坏理论[2]。
在此领域以T.C.Powers为代表的理论成为最基本的混凝土冻融破坏理论。
截止目前，混凝土的冻融破坏基本理论[3]有膨胀压、渗透压、水的离析成层等理论，但目前学术界认可度比较高的，仍然是膨胀压理论和渗透压理论。
2.1 膨胀压力理论
混凝土一般是在集料中掺入适当比例的水与水泥，并且引入适当的外加剂所共同组成的。
一方面无论是何种集料，在其内部总会或多或少地存在一定的孔隙；另一方面混凝土在拌合、浇筑、振捣和成型过程中，也会残留一定的孔隙。
混凝土的这些孔隙中经常含有水，当温度低于零度时，毛细孔中的水会生成冰。
由于水冻结成冰体积会增大约9%，随着外界环境温度的逐渐降低，越来越多的水逐渐变成体积膨胀的冰，未结冰的水持续受压，由于四周密闭而无处流动，使得混凝土毛细孔中逐渐产生越来越大的内应力。
此内应力积累到一定程度，便会逐渐平衡混凝土内部所能承受的最大涨裂应力，进而使混凝土因涨裂产生破坏。
2.2 渗透压力理论
有研究指出[3]，在混凝土孔隙中，即便达不到完全饱和，也会引起混凝土的冻融破坏，仅以零度以下水结冰时体积膨胀9%的膨胀压力理论无法准确论述复杂的混凝土冻融破坏现象。
T.C.Powers在混凝土冻融破坏领域进行深入研究后发现，混凝土孔隙中的水凝结成冰时，所生成的冰并不向外排出，而是向着冷源方向推进。
鉴于此情况，T.C.Powers等人对混凝土的冻融破坏提出了渗透压理论。
该理论认为，在结冰的条件下，混凝土孔隙中的水分首先有部分凝结成固态的冰，由于本来位于混凝土孔隙中的水被冻结成冰，使得混凝土孔隙中的溶液浓度发生变化，凝胶孔中的自由水便会向毛细孔移动，进而引起混凝土毛细孔的扩散作用而形成了渗透压力，毛细孔中的水在冻结体积逐渐膨胀的作用下导致混凝土发生涨裂破坏。
3 不同类型水对冻融的影响
虽然以上两种理论都是混凝土冻融破坏中认可度较高的理论，但这两种理论均属于基本理论，对混凝土冻融过程中具体的因素都描述过于简单。
本文作者认为，在混凝土冻融破坏中，混凝土中各种水的影响作用尤为重要，不能简单一笔带过，而应该做深入比较研究。
混凝土在成型养护过程中由于水化反应消耗水分引起混凝土体积减小，这也就是常见的混凝土养护完成后经常出现细小裂纹的原因。
在混凝土发生水化的过程中，有一部分水参与混凝土的水化反应而被消耗掉，另一部分水残留在混凝土之中形成结晶水、吸附水、毛细孔水和游离水[4]。
3.1 混凝土中不同类型水对冻融的影响
3.1.1 结晶水
化合物中所结合的水分子称为结晶水，在常见的晶体物质中，会以一定比例结合着部分水。
这部分水与其他成分之间成简单的比例，属于物质组成的一部分，是不可能结冰的，所以结晶水的存在对混凝土冻融没有影响。
3.1.2 吸附水
吸附水也称为凝胶水，其中一些水被吸附在混凝土浆体的外面，另一些水停留在混凝土颗粒之间的空隙中。
通常情况下凝胶孔尺寸比较小，在-70℃以下才能凝结成冰。
一般常见环境根本达不到如此低的温度，因此这部分水被认为在一般情况下不存在结冰问题，进而说明吸附水不会对混凝土的冻融破坏造成影响。
3.1.3 毛细孔水
在混凝土实际拌合时，其用水量一般都会与理论计算值存在细微差异，此时发生水化反应后剩余的水便会滞留于毛细孔之中，使混凝土内产生相互连通的毛细孔。
广泛存在于毛细孔中的这些毛细孔水是可冻的，并且随着毛细孔的逐渐缩小，毛细孔水的冰点也随着逐渐降低，这
些存在于混凝土中的毛细孔水很容易发生以上所提到的膨胀与渗透破坏，这也就是混凝土产生冻融破坏的主要因素。
3.1.4 游离水
游离水也就是以水分子状态存在于混凝土各类型固体颗粒之间的自由水。
由于游离水是以分子状态存在于混凝土固体颗粒之间，当环境温度达到结冰温度后，游离水便会结冰产生冻融破坏。
故游离水的存在，对混凝土的冻融破坏也有很大的影响。
3.2 引起混凝土产生冻融破坏的水分析研究
由以上的对比可以发现，冻融作用引起的破坏主要是由存在于混凝土中的毛细孔水和游离水在外界环境达到结冰温度时，由水凝结生成冰所造成的，而结晶水和吸附水由于自身存在的特点，对冻融几乎不产生任何影响。
T.C.Powers[5]在20世纪四十年代提出了混凝土中由于毛细孔水结冰膨胀，在混凝土中所产生的膨胀内应力计算公式如下所示：
P=η（1.09-1/s）μc（λ/3）k
式中：η-粘性系数；s-饱水度；μc-冻结速率；k-渗透率。
该理论公式充分说明了孔径较大的毛细孔水对混凝土冻融破坏有着直接的影响。
渗透率与孔隙率直接相关，混凝土受到冻融破坏的严重程度，与毛细孔中饱水程度有很大的关系。
不同类型的水对混凝土冻融破坏有着不同的影响，所以我们在研究混凝土冻融破坏时，应高度重视并区分各种不同类型水对混凝土冻融破坏的影响。
4 结束语
冻融破坏对混凝土的影响主要由存在于混凝土之中的水在结冰温度之下凝结成冰，使混凝土之中产生膨胀力与渗透力，进而导致混凝土在此应力的作用下产生破坏。
但并不是混凝土中所有类型的水都会对混凝土产生冻融破坏，只有存在于毛细孔中的毛细孔水与骨料之间的游离水才可对混凝土产生冻融破坏。
混凝土长年累月存在于冻融交替的环境中，由于内应力涨裂所产生的裂缝将会不断扩大，最终连接贯通，使混凝土产生剥离的耐久性破坏。
通过混凝土中不同水存在的形式对混凝土冻融破坏的影响研究，可以充分利用混凝土冻融破坏的特点，有针对性地在混凝土设计与施工过程中尽量减少毛细孔水与游离水的含量，不但能满足混凝土的基本性能指标要求，更可以大幅提高混凝土的耐冻融性能，对实际工程具有极大的指导意义。
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