混凝土冻融损伤与防治.pdf

这性男
2010年第31卷第1期
混凝士冻融损伤与防治
袁瑞军,朱迪
(内蒙古自治区赤峰市公路管理处,赤峰024000)
摘要:根据近年发表的国内外相关文献,综迷了国内外学者对于混凝土抗冻性问题展开的研究活動,对混凝土
冻融破坏的形式、机理进行了分析和归纳,对提高泥凝土抗冻性的方法和措滟进行了总结。
关键词:混凝土;抗冻性;杭理;改善方法
Frost Damage and Prevention of Concrete
YUAN Rui-iun, ZHU Di
Chifeng Highway Administration of Inner Mongolia, Chifeng 024000, China
Abstract: Based on relevant references published in recently years which were carried out so many rescarch activities on
the frost resistance of concrete, this article analyzed and summaried the mechanism of the frost resistance of concrete and
propounded some methods and measures to improve the frost resistance of concrete
Key words: concrete; frost resistance; mechanism; improvement measures
Mehta教授在1991年召开的第二届国际混凝始,冻结首先在混凝土外表面上形成,并将混凝土封
土耐久性会议上的主旨报告“混凝土耐久性-50年闭。2)由于表层水结冰将混凝土表面封闭,水结冰
进展”中指出:“当今世界混凝土破坏原因,按重要性体积膨胀,将未冻结的水分通过毛细孔道压人饱和
递减顺序排列是:钢筋锈蚀、冻害、物理化学作用。”度较小的内部。3)随着温度继续降低,冰体积不断
冻害是影响混凝士结构耐久性的重要因素之
增大,继续压迫未冻水,混凝土内部没有足够的空间
在社会的建设过程中,我国兴建了大量的混凝来容纳未冻水分或水分得不到转移,于是在毛细孔
土结构。随着结构的运行使用,其自身受到了一定内产生逐渐升高的压力,使水泥石内部产生拉应力。
程度的破坏,其中冻融破坏占很大的比例,这不仅影4)水压产生的拉应力达到一定程度(混凝土抗拉强
响了正常的生产和工作,甚至危及到结构的安全运度极限)时,会使混凝土逐渐受到破坏。
行。这就对混凝土的抗冻性能提出了新的要求,尤1.2 Powers和 Helmuth渗透压理论
其是处于严寒环境中的混凝土。
在提出了静水压力学说后, Powers在试验中发
1混凝土冻融破坏机理
现,水泥石中的水在冻结时是向着冷源移动的,于是
他和同事 Helmuth又提出了新的混凝土冻融破坏
混凝土冻融破坏的评价方法,是建立在对混凝理论一一渗透压理论。该理论认为:在负温条件下
土冻融循环过程和受冻融破坏机理的不同理解之大孔及毛细孔溶液中的水先部分冻结成冰,由于溶
上。目前混凝土冻融破坏机理主要有2种学说
液中的水被冻结出来,使得溶液的浓度变大,从而在
1.1 Powers i静水压理论学说1
毛细孔与凝胶孔内溶液之间存在着浓度差,这引起
Powers提出的静水压理论学说主要由以下几了离子从凝胶孔向毛细孔的扩散,形成了診透压,从
个要点组成:1)温度降低时,降温从混凝土表面开而对混凝土结构产生应力作用。
万方数据
世默
2010年第31卷第1期
2混凝土的冻融破坏形式
具有良好的抗冻性能。
以上主要是针对混凝土本身抗冻性能的一些研
普通混凝土冻融破坏有2种基本形式,冻胀开究,国内外学者还对经受冻融循环的混凝土进行了
裂和冻融剥蚀。
加载等实验研究以及一些模型模,能在一定程度
冻胀开裂的特征是混凝土产生裂缝,裂缝在表上幞拟混凝土构件所处的真实环境,从而更好的反
面连接的同时向内部扩展延伸。混凝土构件是非匀应混凝土结构的抗冻性能,对现实工作更有指导性。
质密实构件,其内部存在各种空隙,当吸水饱和状态大连理工大学的宋玉普等人?在这方面做了比较
的混凝土温度低于0℃时,内部水分冻结,水冻结成多的工作,他们的研究成果表明:1)普通混凝士在三
冰后体积膨胀9%,使混凝土因膨胀而产生拉应力,向受压荷载作用下的强度随冻融循环次数的增大而
导致裂缝出现。温度低于0℃和混凝土吸水饱和,减小,中间应力对峰值应力有较大影响,应力比对混
是发生冻胀破坏的必要条件。
凝土极限强度的影响大于冻融循环次数对混凝土极
冻融剥蚀为混凝土表面由于反复受冻而出现的限强度的影响;三向受压荷载作用下的峰值应力点
混凝土表层酥松剥落,往往带有盐冻剥蚀破坏的形所对应的应变随冻融循环次数的增加而增大;经受
式,其主要持征为3]:1)破坏发展迅速,对没有采取冻融循环作用的三向受压受力状态下的混凝土,其
除冰盐保护措施的普通混凝土,往往经过1~2个冬抗压强度还是远远高于单轴抗压强度。2)在相同的
季就会出现剥蚀破坏,其速度远大于其它耐久性破应力比作用下,引气混凝土在双轴压以及双轴拉-压
坏的速度。2)破坏从表面逐步向内部发展,使表面荷载作用下的极限拉应力和相应的压应力随冻融次
砂浆层剥落,集料暴露,但剥蚀层以内的混凝土依然数的增加逐渐降低;经过相同冻融循环次数作用后
保持坚硬完好。3)在混凝土遭受破坏的截面上,可的引气混凝土试件在双轴压荷载作用下,其应力随
清楚看到分层剥蚀的痕迹,钢筋混凝土结构还伴随应力比a值的変化而变化,其中在a=0.50时,主
有钢筋锈蚀和顺筋裂纹。
应力提高最多。3)冻融循环作用后,钢筋与混凝土
3混凝土抗冻性的最新研究
粘结性能下降,钢筋的峰值荷载随耄冻融次数的增
加而碱小;冻融循环作用后,光圆钢筋与混凝土的化
由于冻融循环对混凝土的巨大破坏性,国内外学胶着力遭到了破坏,在遭受50次冻融循环作用
学者对混凝土冻融破坏领域进行了许多的研究,取后,光圆钢筋与混凝土的化学胶着力几乎完全丧失,
得了较多的研究成果。
破坏形态也由冻融前的钢筋拔出破坏变成了冻融后
清华大学的CaiH等4用电导率的方法对混凝的混凝土劈裂破坏。4)经冻融循环后,在侧应力相
土冻融性能进行研究发现,在普通混凝土受冻过程同的情况下,峰值应力点应变平均值随冻融循环次
中,大部分孔溶液在-10℃以上就冻结成冰,在数的增加而明显增加,极限抗压强度随冻融循环次
-10℃以下所受的冻害可以忽略不计。谭克锋数的增加而降低;在相冏冻融循环次数时,主压应变
等]研究发现混凝土w/c越低,其抗冻性越好,对平均值的提高程度,取决于侧应力,双轴压混凝土的
w/c为0.27以下的高强混凝土,即使不摻引气剂,极限抗压强度较单铀压极限强度提高,提高程度取
仍具有非常优良的抗冻性。对w/为0.40和0.55决于側应力值;处于海水中的混凝土,弹性模量随冻
的中高水灰比的混凝土,掺人引气剂后,抗冻性能极融循环次数的增加昰降低的趋势,同时,弹性模量也
大地改善,基本上接近于高强混凝土。掺人硅灰可受刭侧应力的影响,在相同冻融循环次数后,随侧应
以明显改善混凝土的抗冻性能,掺人粉煤灰会降低力的增大,弹性模量提高。
混凝土的抗冻性能。 Roumiana Zaharie