混凝土抗冻性

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混凝土的冻融性能及抗冻性设计

混凝土的冻融性能及抗冻性设计

混凝土的冻融性能及抗冻性设计混凝土是一种常用的建筑材料,具有优良的耐久性和承载能力。

然而,在寒冷地区,混凝土结构容易受到冻融循环的影响,导致开裂和损坏。

因此,混凝土的冻融性能及抗冻性设计成为了十分重要的研究领域。

本文将探讨混凝土的冻融性能、冻融损伤机理以及抗冻性设计方法。

一、混凝土的冻融性能混凝土的冻融性能是指混凝土在冻融循环环境下的表现和性质。

主要包括以下几个方面:1. 抗冻性:混凝土的抗冻性指混凝土在冻结过程中能够抵抗冰的压力和扩张力,以及冻融循环带来的损伤。

2. 热稳定性:混凝土的热稳定性是指混凝土在冻融循环环境下的热胀冷缩性能。

热胀冷缩是指由于温度变化引起的材料体积的变化。

3. 压力抗冻性:混凝土在冻融循环环境下能够承受住冰的压力而不发生破坏。

4. 相变性:混凝土在冻结和解冻过程中发生状态变化,包括水-冰相变、冰的形态变化等。

二、混凝土的冻融损伤机理混凝土在冻融循环环境中容易发生开裂和损伤。

主要的冻融损伤机理包括以下几个方面:1. 冰的体积膨胀:在低温下,水分会凝结成冰,冰的体积比水大,会导致混凝土结构的体积膨胀,从而引发开裂和破坏。

2. 冰的形态变化:冻结和解冻过程中,冰的形态会发生变化,从而形成内部应力,导致混凝土结构的开裂和损伤。

3. 相变效应:混凝土中的水在冻结和解冻过程中发生相变,这个过程中会释放或吸收大量的热量,从而引发温度变化和应力变化。

4. 冰-混凝土界面效应:冻结和解冻过程中,冰和混凝土之间的界面会发生相互作用,引发剪切应力,从而导致混凝土结构的损伤。

三、混凝土的抗冻性设计为了提高混凝土的抗冻性,需要进行相应的抗冻性设计。

以下是几种常见的抗冻性设计方法:1. 使用适当的水胶比:水胶比是指混凝土中水和水泥的比例。

适当降低水胶比可以减少混凝土中的孔隙结构,从而减少冻融循环引起的损伤。

2. 掺加冻融剂:冻融剂是指添加到混凝土中的化学物质,可以改善混凝土的抗冻性能。

冻融剂可以减少混凝土中水的结冰点,从而减少冻融循环引起的损伤。

混凝土制品的抗冻性能标准

混凝土制品的抗冻性能标准

混凝土制品的抗冻性能标准一、前言混凝土制品是基础建设中重要的材料之一,其使用范围广泛,包括道路、桥梁、隧道、水利工程、房屋建筑等领域。

其中,抗冻性能是混凝土制品的重要指标之一,直接关系到其使用寿命和安全性。

为了确保混凝土制品的抗冻性能符合要求,需要制定相应的标准。

二、抗冻性能的定义与分类抗冻性能是指混凝土制品在低温环境下的抗冻破坏能力。

常用的抗冻性能指标包括抗冻性、脱盐抗冻性、渗透抗冻性等。

1. 抗冻性抗冻性是指混凝土制品在低温环境下的抗冻破坏能力。

通常采用低温冻融循环试验来评价混凝土制品的抗冻性。

常用的低温冻融循环试验标准包括GB/T 50082-2009《混凝土结构耐久性设计规范》、ASTM C666/C666M-03《低温冻融循环试验方法》等。

2. 脱盐抗冻性脱盐抗冻性是指混凝土制品在含盐水环境下的抗冻破坏能力。

通常采用含盐水冻融试验来评价混凝土制品的脱盐抗冻性。

常用的含盐水冻融试验标准包括GB/T 50082-2009《混凝土结构耐久性设计规范》、ASTM C1260/C1260M-14《脱盐水冻融试验方法》等。

3. 渗透抗冻性渗透抗冻性是指混凝土制品在低温环境下的抗渗透和抗冻破坏能力。

通常采用渗透抗冻试验来评价混凝土制品的渗透抗冻性。

常用的渗透抗冻试验标准包括GB/T 50082-2009《混凝土结构耐久性设计规范》、ASTM C672/C672M-12《混凝土抗渗透性试验方法》等。

三、抗冻性能标准混凝土制品的抗冻性能标准应包括以下内容:1. 抗冻性能评价标准抗冻性能评价标准应明确混凝土制品的抗冻性能指标、试验方法和试验条件。

(1)抗冻性抗冻性的评价应采用低温冻融循环试验,试验温度应低于0℃,试验周期应根据混凝土制品的使用环境和要求确定。

试验应按照GB/T 50082-2009《混凝土结构耐久性设计规范》、ASTM C666/C666M-03《低温冻融循环试验方法》等标准进行。

(2)脱盐抗冻性脱盐抗冻性的评价应采用含盐水冻融试验,试验温度应低于0℃,试验周期应根据混凝土制品的使用环境和要求确定。

混凝土抗冻性评定标准

混凝土抗冻性评定标准

混凝土抗冻性评定标准一、引言混凝土是建筑工程中常用的材料之一,其性能直接关系到工程的质量和寿命。

在寒冷地区或冬季施工时,混凝土抗冻性表现更为关键。

因此,制定混凝土抗冻性评定标准是必要的。

二、混凝土抗冻性的定义混凝土抗冻性是指混凝土在低温下不破裂或不失去其原有的性能。

低温下,混凝土的孔隙内水分会结冰膨胀,导致混凝土的微裂缝扩大,从而降低混凝土的强度和耐久性。

三、混凝土抗冻性评定标准的主要内容1. 抗冻性等级根据混凝土的抗冻性能,将其分为不同的等级。

目前,我国的混凝土抗冻性等级分为F50、F60、F70、F80、F100、F150、F200等级。

其中,F50表示混凝土的抗冻性能最差,F200表示混凝土的抗冻性能最好。

2. 抗冻性试验混凝土抗冻性试验是评定混凝土抗冻性的重要方法。

试验方法包括低温膨胀试验、冻融试验、冻胀试验等。

在试验中,需要确定混凝土的抗冻性等级以及相应的试验参数。

3. 抗冻性指标混凝土抗冻性的主要指标包括抗冻强度、减少率、冻胀系数等。

其中,抗冻强度是指混凝土在冻融循环后的抗压强度,减少率是指混凝土抗冻强度与未经冻融循环的混凝土抗压强度的比值,冻胀系数是指混凝土在冻融循环中膨胀的程度。

4. 抗冻性评定标准的适用范围混凝土抗冻性评定标准适用于各类混凝土结构,包括桥梁、隧道、地铁、水利工程、建筑工程等。

四、混凝土抗冻性评定标准的实施方法1. 试验方法混凝土抗冻性试验应按照GB/T 50082-2009《混凝土抗冻性试验方法标准》进行。

试验前应确保试件的制备、养护和试验条件符合标准要求。

2. 抗冻性等级判定混凝土抗冻性等级的判定应根据试验结果进行。

具体方法为:将试件按照试验要求进行冻融循环试验,然后测定试件的抗冻强度、减少率、冻胀系数等指标,最后根据标准要求判断其抗冻性等级。

3. 结果评定混凝土抗冻性评定结果应根据试验数据进行评定。

评定结果应与实际情况相结合,对于不同的混凝土结构应根据其使用环境、使用要求等因素进行综合评定。

混凝土抗冻标准性能检测

混凝土抗冻标准性能检测

混凝土抗冻标准性能检测一、前言混凝土是一种常用的建筑材料,其强度、抗压性、抗拉性、抗冲击性、耐久性等是判断混凝土质量的重要指标。

而在寒冷地区使用混凝土建筑时,其抗冻性也是至关重要的指标之一。

因此,混凝土抗冻性的标准化检测非常必要,本文将介绍混凝土抗冻标准性能检测的相关内容。

二、抗冻性的定义混凝土抗冻性是指混凝土在低温环境下能够承受冻融循环作用而不发生破坏的能力。

在寒冷地区,混凝土的抗冻性直接影响到建筑物的使用寿命和安全性。

三、抗冻性标准性能检测的方法1. 抗冻性试验方法(1)标准试验方法:GB/T 50082-2009《混凝土抗冻性能试验方法标准》(2)试验原理:将混凝土试件置于冰箱中进行冻融试验,通过观察试件的损伤程度、质量损失率等指标来判断混凝土的抗冻性能。

(3)试验设备:混凝土试验机、冰箱、干燥箱、称重器、温度计等。

(4)试验步骤:① 制备混凝土试件② 放置试件在水中浸泡28d③ 取出试件进行干燥④ 将试件放置在冰箱中进行冻融循环试验⑤ 观察试件的损坏程度、质量损失率等指标,并进行记录和分析2. 抗冻性指标(1)抗冻性等级:F50、F100、F150、F200、F250、F300,其中数字代表经历的冻融循环次数。

(2)抗冻性指数:KI,计算公式为KI=(N1/N)×100%,其中N1代表经历N次冻融循环后未破坏的试件数,N代表试件总数。

(3)质量损失率:计算公式为(W1-W2)/ W1×100%,其中W1代表试件初始质量,W2代表试件经历冻融循环后的质量。

四、抗冻性检测的应用1. 混凝土结构的设计:在设计混凝土结构时,应根据所在地区的气候条件以及使用环境等因素,确定混凝土的抗冻等级。

2. 施工质量的控制:在混凝土施工过程中,应严格按照抗冻性试验方法进行试验,确保施工质量符合标准要求。

3. 施工后的维护:在混凝土施工完成后,应定期进行抗冻性检测,检测结果应记录并进行分析,及时采取维护措施,确保混凝土结构的安全性和使用寿命。

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

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。

混凝土的抗冻性名词解释

混凝土的抗冻性名词解释

混凝土的抗冻性名词解释混凝土的抗冻性名词解释:1.含义:水泥和骨料中游离的SiO2含量越低,混凝土的抗冻性越好。

2.指标:《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(JGJ133-82)按抗冻等级划分了4个抗冻等级,分别是A级、 B级、C级和D级,各级之间的抗冻性比较,可查表得出。

其中,最小抗冻等级(简称a级)的混凝土,指该等级的试件经受3次冻融循环后仍能满足受冻前28d的抗压强度要求。

3.特点: 1)对于一般钢筋混凝土,当混凝土中水泥用量高时,可降低抗冻等级,但对受力钢筋混凝土则不宜降低抗冻等级。

2)对于早强型、快硬型混凝土,为提高其早期强度,降低抗冻等级是有利的。

2.机理:骨料在一定温度下起到冷却混凝土的作用。

当骨料传给水泥的热量大于混凝土散失的热量时,就会引起混凝土温度下降;当温度下降超过某一数值后,混凝土内部温度梯度会很大,致使已产生内应力的钢筋发生裂缝,因此影响混凝土抗冻性。

3.分级:《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(JGJ133-82)将混凝土抗冻等级分为4个等级,分别是A级、 B级、 C级和D级,各级之间的抗冻性比较,可查表得出。

其中,最小抗冻等级(简称a级)的混凝土,指该等级的试件经受3次冻融循环后仍能满足受冻前28d的抗压强度要求。

4.注意事项: 1)混凝土配合比设计时,要充分考虑外加剂、掺合料及不同材料组成等对混凝土抗冻性的影响。

2)为确保混凝土的耐久性和防止氯离子的侵蚀,应对外加剂进行抗冻性检测。

3)混凝土浇筑完毕后,可适当延长浇水养护时间,并且可以使用塑料薄膜覆盖,使混凝土始终处于潮湿状态。

如采用湿热养护,则不宜采用浇水养护措施。

3.分级:《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(JGJ133— 82)将混凝土抗冻等级分为4个等级,分别是A级、 B级、 C级和D级,各级之间的抗冻性比较,可查表得出。

其中,最小抗冻等级(简称a级)的混凝土,指该等级的试件经受3次冻融循环后仍能满足受冻前28d的抗压强度要求。

混凝土抗冻性能测试方法

混凝土抗冻性能测试方法混凝土是一种常用的建筑材料,它在低温环境下的抗冻性能是评估混凝土质量的重要指标之一。

本文将介绍几种常用的混凝土抗冻性能测试方法,包括低温冻融试验、氯离子渗透试验、孔隙结构特性测试等。

一、低温冻融试验低温冻融试验是一种常见的评估混凝土抗冻性能的方法。

该方法通过将混凝土试件在低温环境中反复冻结和融化,并观察试件的破坏程度来评判其抗冻性能。

低温冻融试验通常包括以下步骤:1. 制备混凝土试件:根据实际需要,制备尺寸符合要求的混凝土试件。

常用的试件形状有立方体、圆柱体等。

2. 起始冻结:将混凝土试件置于低温环境中,使其温度逐渐降低,直至达到冰点以下,然后保持一段时间以完成冻结。

3. 解冻:将冻结的混凝土试件取出,放置在温度逐渐升高的环境中进行解冻。

4. 观察破坏程度:根据试件在解冻过程中的破坏程度,如裂缝、剥落等情况,评估混凝土的抗冻性能。

二、氯离子渗透试验氯离子渗透试验是评估混凝土耐久性能的一种方法,也可以间接反映混凝土的抗冻性能。

该方法通过浸泡试件在氯化钠溶液中,观察氯离子在混凝土中的渗透情况,评估混凝土的抗渗透性能。

氯离子渗透试验通常包括以下步骤:1. 制备混凝土试件:根据实际需要,制备尺寸符合要求的混凝土试件。

2. 环境湿养:将混凝土试件放置在湿润的环境中进行养护,以达到一定的饱和度。

3. 浸泡试验:将试件置于氯化钠溶液中,经过一定时间的浸泡,使溶液中的氯离子渗透进混凝土内部。

4. 取样观察:从试件中取样,观察取样部位的氯离子渗透深度或其他指标,评估混凝土的抗渗透性能。

三、孔隙结构特性测试混凝土的孔隙结构对其抗冻性能有着重要影响。

通过测试混凝土的孔隙结构特性,可以评估混凝土的抗冻性能。

常见的孔隙结构特性测试方法包括孔隙率测试、孔径分布测试等。

以下是其中的一种测试方法:1. 孔隙率测试:采用气体置换法或水力法对混凝土试件进行孔隙率测试。

气体置换法通常使用密闭装置将试件内部空隙置换为气体,根据密闭装置中气体的体积变化计算孔隙率。

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。

混凝土的抗冻性能分析

混凝土的抗冻性能分析混凝土作为一种常见的建筑材料,在低温环境中容易受到冻融循环的影响,导致结构的破坏。

因此,研究混凝土的抗冻性能对于保障建筑结构的安全和耐久性至关重要。

本文将对混凝土的抗冻性能进行分析,并介绍增强混凝土抗冻性能的方法。

一、混凝土的抗冻性能主要取决于以下几个因素:1. 水灰比:水灰比是指混凝土中水和水泥的质量比。

水灰比过高会导致混凝土的孔隙率增加,渗水性增强,从而使混凝土易受到冻融循环的影响。

因此,适当控制水灰比可以提高混凝土的抗冻性能。

2. 性状剂的使用:性状剂(例如减水剂、空气孔隙剂等)可以改善混凝土的流动性和抗冻性能。

减水剂可以降低混凝土的水灰比,减少混凝土内部的孔隙数量,提高抗冻性能;空气孔隙剂可以引入微小气泡,增加混凝土的冻融循环抵抗能力。

3. 矿物掺合料的使用:添加适量的矿物掺合料(如粉煤灰、矿渣等)可改善混凝土的致密性和抗冻性能。

矿物掺合料可以填充混凝土中的孔隙,减少混凝土的渗水性,提高抗冻性能。

4. 骨料的选择:使用质量良好、粒径合适的骨料可以提高混凝土的密实性和抗冻性能。

粗骨料应选用圆形、光滑的石料,以减少混凝土中的细小孔隙;细骨料应选用细度模数适宜的砂,以增加混凝土的强度。

二、增强混凝土抗冻性能的方法为了增强混凝土的抗冻性能,可以采取以下几种方法:1. 控制水灰比:合理选取适宜的水灰比,尽量减少混凝土中的孔隙数量,降低渗水性。

通常情况下,水灰比应控制在0.45以下。

2. 使用性状剂:可以根据具体情况选择适当的性状剂,如减水剂和空气孔隙剂,来改善混凝土的抗冻性能。

3. 添加矿物掺合料:适量添加矿物掺合料,如粉煤灰、矿渣等,可以填充混凝土的孔隙,提高致密性和抗冻性能。

4. 优化骨料配合比:选择合适的骨料种类和粒径分布,以提高混凝土的密实性和抗冻性能。

5. 采取保温措施:在低温环境下,可以采取外部保温措施,如添加保温层、使用保温材料等,以减少混凝土的温度变化。

结论综上所述,混凝土的抗冻性能分析是为了保障建筑结构的安全和耐久性。

混凝土的抗冻性能

混凝土的抗冻性能混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于各种工程项目中。

然而,在寒冷的冬季,混凝土可能受到严寒天气的影响而受损。

因此,混凝土的抗冻性能十分重要。

本文将探讨混凝土的抗冻性能以及相关的因素和改进措施。

1. 混凝土的抗冻性能概述混凝土的抗冻性能是指混凝土在低温环境中抵御冻胀和冻融循环的能力。

冻胀是指混凝土中的水在结冰过程中膨胀导致的应力累积和开裂现象,而冻融循环是指混凝土在冰冻和解冻过程中的循环变化。

混凝土的抗冻性能直接影响着工程结构的耐久性和安全性。

2. 影响混凝土抗冻性能的因素2.1. 水胶比:水胶比是指混凝土中水与水泥的质量比。

较低的水胶比能够减少混凝土中的毛细孔和微细裂缝,从而提高其抗冻性能。

2.2. 混凝土配合比:合理的混凝土配合比能够保证混凝土的均匀性和致密性,减少孔隙和裂缝的产生,增加其抗冻性能。

2.3. 纤维增加剂:添加适量的纤维增加剂可以改善混凝土的抗冻性能,防止裂缝的扩展和发展。

2.4. 骨料种类和质量:骨料是混凝土中的重要组成部分,其种类和质量会对混凝土的抗冻性能产生影响。

粗骨料应选用耐冻性较好的物料,而细骨料应保持均匀分布且无过度粉化现象。

2.5. 混凝土强度:一般来说,强度较高的混凝土具有较好的抗冻性能,因为强度与混凝土的密实性和耐久性直接相关。

3. 改进混凝土抗冻性能的措施3.1. 控制水胶比:通过合理调整混凝土的水胶比,降低混凝土中的水含量,减少冻胀的风险。

3.2. 优化配合比:通过合理搭配水泥、骨料和掺合料,并进行充分的搅拌和振捣,以提高混凝土的致密性和均匀性。

3.3. 使用防冻剂:添加适量的防冻剂可以降低混凝土的冰点并改善其抗冻性能。

3.4. 加入纤维增加剂:适量的纤维增加剂能够增加混凝土的韧性,阻止裂缝的产生和发展。

3.5. 密实养护:在浇筑混凝土后,进行充分的密实和养护工作,保持混凝土中的水分,减少冻胀的风险。

4. 结论混凝土的抗冻性能对于工程结构的耐久性和安全性至关重要。

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混凝土抗冻性
混凝土的耐久性是指它在暴露环境中抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或其他破坏过程的能力。

商品混凝土的耐久性研究内容包括钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏和碱集料破坏。

在北方寒冷地区,商品混凝土的抗冻性是商品混凝土耐久性的一个重要内容,也是急待解决的重要问题之一。

我国有相当大的部分地区处于严寒地带,导致许多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座大型商品混凝土坝工程和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,大坝商品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,兴建的水工商品混凝土建筑物几乎100%遭受不同程度的冻融破坏。

除了三北地区普遍发现商品混凝土的冻融破坏现象外,地处较为温和的华东地区的商品混凝土建筑物也发现有冻融现象。

商品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。

为了使这些
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。

据估计,美国投入商
品混凝土基建工程的总造价为16万亿美元,今后每年用于商
品混凝土工程维修和重建的费用估计达3000亿美元。

长期的工程实践和室内研究资料表明,提高商品混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施是在商品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,它可以明显降低商品混凝土拌合水的表面张力和表面能,使商品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商品混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解,不使商品混凝土遭到破坏,起到缓冲减压的作用。

这些气泡可以阻断商品混凝土内部毛细管与外界的通路,使外界水份不易浸入,减少了商品混凝土的渗透性。

同时大量的气泡还能起到润滑作用,改善商品混凝土和易性。

因此,掺用引气剂,使商品混凝土内部具有足够的含气量,改善了商品混凝土内部的孔结构,提高了商品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,引气后商品混凝土的抗冻性可成倍提高。

减水剂是商品混凝土中不可或缺的组成部分,它的使用可以显著降低商品混凝土的水灰比,提高商品混凝土的强度和致密性,增强商品混凝土的抗冻融能力,从而提高商品混凝土的抗冻耐久性。

研究表明,掺入高效减水剂后,商品混凝土的可塑性、减水率、28天强度和抗渗性都得到了提高。

使用减水剂还可以节约水泥用量,降低成本。

商品混凝土是建筑工程中使用最广泛、用量最大的人造建筑材料。

随着我国基础建设的不断发展,对商品混凝土的需求量也越来越大。

因此,降低商品混凝土的成本、提高其技术性能,对于延长商品混凝土结构的使用寿命、减少资源消耗、保护生态平衡等方面都具有非常重要的经济和社会效益。

使用活性的矿物掺合料(如硅粉、矿渣、粉煤灰)来替代部分水泥,已成为一种被广泛应用的方法。

硅粉作为商品混凝土中的混合材料,其抗冻耐久性问题已引起人们的普遍关注。

在丹麦、美国、挪威等国家,硅粉已被广泛应用于商品混凝土工程中。

然而,各国学者对硅粉商品混凝土的抗冻耐久性的结论却不尽相同。

通过试验,日本的研究者得出结论:水/(水泥+硅粉)=0.25时,非引气商品混凝土都
具有较好的抗冻耐久性。

加拿大的研究者则发现,引气硅粉商品混凝土掺入15%以下的硅粉,无论水灰比如何,都具有较
高的抗冻耐久性。

我国的研究者通过实验发现,非引气硅粉商品混凝土的抗冻能力比基准商品混凝土高。

另外,掺入15%
的硅粉可以改善气孔结构,提高商品混凝土的抗冻耐久性。

虽然硅粉对抗冻耐久性有显著效果,但其产量有限且成本较高。

近年来,随着对商品混凝土技术的深入研究和发展,引气粉煤灰商品混凝土的抗冻耐久性研究已经引起了广泛关注。

据国内外资料表明,粉煤灰商品混凝土的抗冻能力随着粉煤灰掺量的增加而下降,而且与相同强度等级的普通商品混凝土相比较,28天龄期的粉煤商品混凝土试件的抗冻耐久性试验结果
偏低。

然而,LinhuaJiang等学者的研究发现,粉煤灰的掺量
和水灰比对高掺量粉煤灰商品混凝土的孔结构有影响,随着掺量和水灰比的增加,孔隙率会增加,但随着时间的延长,孔隙率会下降。

这是因为粉煤灰的掺入改善了商品混凝土的孔尺寸,但最大掺量不得超过70%。

此外,游有鲲、XXX、XXX等学
者的研究表明,在水胶比在0.25-0.27范围内,随着粉煤灰内
掺量的提高,不掺引气剂的商品混凝土抗冻耐久性随粉煤灰增加而增加,但掺引气剂后,商品混凝土抗冻耐久性有先升后降的趋势,最佳的粉煤灰掺量为30%。

志臻等学者认为,相对
于许多商品混凝土而言,粉煤灰高性能商品混凝土提高了商品混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化能力。

XXX、XXX等学者的研究表明,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,而钢纤维的进一步复合有利于商品混凝土抗冻耐久性的改善。

因此,双掺或多掺矿物的复合效应对商品混凝土抗冻耐久性的提高是值得研究的课题。

目前,高强度商品混凝土已经在工程中广泛应用。

然而,由于理论上认为高强度商品混凝土应该具有较高的抗冻能力,因此对高强度商品混凝土的抗冻性的研究并不多。

虽然试验结果有限,但高强商品混凝土本身的抗冻融能力仍然存在争议。

据Marchand等人(1995)的研究,当水灰比为0.3,硅灰掺量为20%-30%时,商品混凝土需要适当引气以增强其抗冻融能力。

只有当水灰比低于0.25时,商品混凝土才不需要引气。

XXX(1998)则从宏观和微观结构两个方面研究了高强度商品混凝土的抗冻性及其冻融破坏规律,并成功配制出
C60、C80和C100高强商品混凝土。

在C60高强商品混凝土的基础上,掺入优质引气剂制成C60引气商品混凝土,该混凝土具有超高抗冻性,经过1200次快速冻融循环后,其相对
冻弹性模量仅下降到92.6%。

这为开发研制高强度、高耐久性能的商品混凝土提供了基础。

然而,21世纪的商品混凝土已经发展成为高性能商品混凝土,这是商品混凝土技术的主要发展趋势。

著名的XXX资深院士XXX教授对高性能商品混凝土下的定义是:高性能商品混凝土是一种新型高技术制作的商品混凝土,是在大幅度提高普通商品混凝土性能的基础上采用现代技术制作的商品混凝土,以耐久性作为设计的主要指标。

高性能商品混凝土具有很丰富的内容,但核心是保证其耐久性,不能片面追求单一性。

综上所述,商品混凝土的发展趋势是向高性能、高耐久性方向发展,需要不断探索新的技术和材料,以满足不断提高的建筑需求。

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