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·48· 海河水利 2008年2月 混凝土抗冻理论及冬季施工的应用 刘国旺，杜辉 (天津市水利工程有限公司，天津300222) 摘要：混凝土的强度关系到混凝土结构的可靠性，而混凝土的可靠性又直接关系到工程的寿命。因此，做好混凝土的 冬季防冻具有重要意义。根据工程实践，从多方面分析了混凝土受冻害损伤的有关原因，论述了在施工实践中应当采 取的抗冻施工措施，并详细介绍了混凝土冬季施工的基本要求。 关键词：混凝土防冻；冬季施工；实践措施 中图分类号：TV52l文献标识码：C 文章编号：1004—7328(2008)0l—0048—02 混凝土受冻害损伤可以分为2种情况：一是由于 程中将按顺序逐步冻结。冻水一般是温度的逆函数． 冻融循环引起的混凝土表面材料的损伤——剥落脱 温度愈低，可冻水愈多。 皮；二是表面没有可见效应而在混凝土内部产生的 随着水化进展凝胶体生成，网络的联系被破坏、 损害——内部损伤。这种内部损伤可导致混凝土性 分成个别孤立的毛细孔(水在其中冻结的容器)，而 质改变(如动弹性模量降低)。而新拌混凝土受冻害 凝胶连同其特征性凝胶孔和少数细小毛孔就构成透 损伤后则会导致混凝土冻胀破坏。 水器壁。随着水化深入、材料质地致密及温度的下 1混凝土受冻害损伤有关原因 降，将有更多细小空间的水参与冰冻，作为器壁的凝 1．1新拌混凝土受冻害损伤的原因 胶的渗水性也不断减小。 新拌混凝土的强度低、空隙率高、含水多，极易 当冰冻多余水受水压力推动向附近气泡(逃逸 发生冻胀破坏。冻胀破坏的外观特征是材料体内出 边界)排除时，材料本身将受到推移水分前进的后应 现若干的冰夹层，彼此平行而垂直于热流方向。其过 反作用力导致受拉破坏。材料组织愈致密水流宣泄 程为：结构物表面降温冷却时．冷流向材料体内延 不及，疏导不畅引起的动水压力增大。 伸，在深处某水平位置开始冻结。一般从较粗大孔穴 水泥浆中包含的一般是盐类稀溶液．一旦冰冻 中开始，冰晶形成后从间隙吸水，发育增长，且是不 后变为纯冰和浓度更高的溶液，随着温度下降，浓 可逆转的过程，水分从材料未冻水或从外部水源补 度不断提高。然而邻近凝胶中水分始终保持不冻， 给，并进行宏观规模的移动。第一层孔穴中冰冻后。 其溶液浓度保持原有的水平．于是在毛细孔溶液和 在冰晶生长的过程中，材料质体受到拉应力，如果超 凝胶水之间出现浓度差。浓度差使得溶剂向溶液中 过抗拉强度即破坏。 自发扩散渗透，即溶质向凝胶水中扩散，而凝胶水 1．2成熟混凝土受冻害损伤的原因 向毛细孔中浓溶液转移。其结果毛细孔中水分增 混凝土构件中的孔径分为3个范畴，即凝胶孔、 加。和冰接触的溶液稀释．冰晶逐渐生长。当毛细孔 毛细孔及气泡。在某一固定负温下混凝土构件中水 穴充满冰和溶液时。冰晶进一步生长必将产生膨胀 分只有一部分是可冻水。可冻水产生多余体积直接 压力，导致破坏。 衡量冰冻破坏威力。 另一方面，在水压的情况下，水分冻结膨胀，多 可冻水(即冰)主要集中在水泥石及骨料颗粒的 余水在压力推动下外流。流向可能消纳水分的未冻 毛细孔中，凝胶水由于表面的强大作用不可能就地 地点，作为水流的结果压力消失。析冰情况正好相 冻结，气泡水易冻结。混凝土构件中各种孔径的空隙 反：水分不是从冰冻地点外流，而是从未冻地点(凝 可认为连续分布，分布在这些空隙中的水在降