混凝土抗冻性的主要影响因素及改善措施.doc

本文探讨了影响混凝土抗冻性的主要影响因素，并讨论了改善混凝土抗冻性的技术措施。 　　关键词：混凝土；抗冻性  　　　　伴随着我国经济建设的突飞猛进，人民生活水平的日益提高，我国的公路交通事业得到了迅 速的发展，公路建设开创了崭新的局面。由于水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好，耐久 性好，造价适当，养护维修费用小，及利于夜间行车等诸多优点被越来越多应用于我国的道 路建设中。水泥混凝土能否在设计年限内正常使用，取决于其耐久性能的优劣。而北方地区 的混凝土的抗冻能力将直接影响整个路面结构的耐久性。耐久性是否得到保证是个关键问题 。耐久性是关于整个使用寿命期间的问题，它不仅是近年来混凝土材料科学研究的焦点，而 且是我国大规模公路建设期间确保混凝上结构工程质量的核心问题。百年大计，质量为本， 公路工程必须对混凝土的耐久性能提出更高、更严格的切合实际的技术要求。  　　一、影响混凝土抗冻性的主要因素  　　1、含气量 　　含气量也是影响混凝土抗冻性的主要因素，尤其是加入引气剂形成的微小气孔对提高混 凝土抗冻性史为重要。为使混凝土具有较好的抗冻性，其最佳含气量约为5%～6%。加气的混 凝土不仅从耐久性的观点看是有益的，而且从改善和易性的观点看也是有利的。混凝土中加 气与偶然截留的空气不同，加气的气泡直径的数量级为0. 05mm，而偶然截留的空气一般都 形成大得多的气泡。加气在水泥浆中形成彼此分离的孔隙，因此不会形成连通的透水孔道， 这样就不会增加混凝土的渗透性。这些互不连通的微细气孔在混凝土受冻初期能使毛细孔中 的静水压力减小，即起到减压作用。在混凝土受冻结冰过程中，这些孔隙可阻止或抑制水泥 浆中微小冰体的生成。为使混凝土具有较好的抗冻性，还必须保证气孔在砂浆中分布均匀。  　　含气量测定是混凝土是否具有抗冻融性能的“传感器”。含气量增加，平均孔隙间距减 小。在最佳含气量条件下，孔隙间距将会防止冻融造成的压力过大。研究表明，混凝土中含 气量合适，抗冻性可大为提高。滑模混凝土的含气量在4%左右时，抗冻标号可达500次左右 冻融循环，达到超抗冻性混凝土要求。若要求粉煤灰的混凝土达到4%含气量，应视粉煤灰掺 量成倍增大引气剂量。此时粉煤灰混凝土的抗冻性也能达到300次以上冻融循环，能达到高 抗冻性的要求。 　　为满足混凝土抗冻性和抗盐性要求，各国都提出了适宜含气量的推荐值，一般均在3%-6%之 间，集料的最大粒径增大，含气量小。根据混凝土抗冻性机理研究得到的最大气泡间距系数 应为0.25mm，对应的最小拐点（临界）含气量3%。引气剂质量较好，气泡越小、表面积越 大，临界含气量有减小趋势。实验表明，当混凝土含气量超过6%后，抗冻性不再提高。 　　2、水灰比 　　水灰比大小是影响混凝土各种性能(强度、耐久性等)重要因素。在同样良好成型条件下 ，水灰比不同，混凝土密实程度、孔隙结构也不同。由于多余的游离分子在混凝上硬化过程 中逐渐蒸发掉，形成大量开口孔隙，毛细孔又不能完全被水泥水化生成物填满，直至相互连 通，形成毛细孔连通体系，具有这种孔隙结构的混凝土渗透性、吸水性都很大，最容易使混 凝土受冻破坏。因此我们在考虑引气剂同时，必须考虑水灰比，在含气量相同时，气泡的半 径随水灰比的降低而减少，孔隙结构得到改善，提高了混凝上的抗冻性。 　　当龄期和养护温度一定时，混凝上的强度取决于水灰比和密实度。在水泥水化过程中， 水灰比对硬化水泥浆的孔隙率有直接的影响，而孔隙率的改变又影响了混凝上的密实度，从 而影响混凝土的孔隙体积。此时，孔隙体积的增加是由于混凝土毛细孔径变大且连通，从而 减少了起缓冲冻胀压力的储备孔，致使混凝土受冻后产生较大的膨胀压力。特别是承受反复 的冻融循环后，混凝土将遭受严重的结构性破坏。因此，为提高混凝土的抗冻性，必须严格控制水灰比，必要时，甚至需人工干预，如加引气剂实施“人工造孔”。 　　从提高混凝土材料抗冻性而言，主要有两个技术手段：一是提供冻胀破坏的缓冲空腔，加引 气剂就是最重要的基本手段；二是增强材料本身的冻胀抵抗力，控制较小水灰比和较高的抗 压强度。 　　3、混凝土的饱水状态 　　混凝土的冻害与其饱水程度有关。一般认为含水量小于孔隙总体积的91. 7%就不会产生冻 结膨胀压力，在混凝土完全保水状态下，其冻结膨胀压力最大。混凝土的饱水状态主要与混 凝上结构的部位及其所处的自然环境有关。在大气中使用的混凝上结构，其含水量均达不到 该值的极限，而处于潮湿环境的混凝土，其含水量要明显增大。最不利的部位是水位变化区 ，此处的混凝上经常处于干湿交替变化的条件下，受冻时极易破坏。此外由于混凝土表层的 含水率通常大于其内部的含水率，且受冻时表层的温度均低于其内部的温度，所以冻害往往 是由表层开始逐步深入发展的。 　　4