提高混凝土抗凍性能的研究概述

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1、提高混凝土抗凍性能的研究概述一、前言混凝土的耐久性是混凝土抵抗氣候變化、化學侵蝕、磨損或任何其它破壞過程的能力，當在暴露的環境中，能耐久的混凝土應保持其形態、質量和使用功能。混凝土的耐久性研究內容包括：抗凍性、抗滲性、抗侵蝕性、抗碳化等。混凝土的抗凍性作為混凝土耐久性的一個重要內容，在北方寒冷地區工程中顯得更為重要，因此在寒冷地區，抗凍性的改善是急待解決的重要問題之一我國有相當大的部分處於嚴寒地帶，致使不少建築物發生瞭凍融破壞現象。尤其在東北嚴寒地區，興建的水工混凝土建築物,幾乎100%工程局部或大面積地遭受不同程度的凍融破壞。地處較為溫和的華

2、東地區的混凝土建築物也發現有凍融現象因此，混凝土的凍融破壞是我國建築物老化病害的主要問題之一，嚴重影響瞭建築物的長期使用和安全運行，為使這些工程繼續發揮作用和效益，需要很大的代價來維修和重建，這已成為混凝土耐久性方面的主要問題之一二、凍融機理混凝土的凍融破壞是國內外研究較早、較深入的課題。從40年代以後，美國、原蘇聯、歐洲、日本等均開展過混凝土凍融破壞機理的研究，提出的破壞理論就有5〜6種。如美國鮑爾斯(T•C•Powers)提出的冰脹壓和滲透壓理論等，但大部分是從純物理的模型出發，經假設和推導而得出的，有些是以水泥淨漿或砂漿試件通過部分試驗得

3、出的。迄今為止，對混凝土的凍融破壞機理，國內外尚未達成統一認識當混凝土受凍時，這兩種壓力會損傷混凝土內部微觀結構，隻有當經過反復多次的凍融循環以後，損傷逐步積累不斷擴大，發展成互相連通的裂縫，使混凝土的強度逐步降低，最後甚至完全喪失。而處在幹燥條件的混凝土則不存在凍融破壞的問題，所以飽水狀態是混凝土發生凍融破壞的必要條件之一。另一必要條件是外界氣溫正負變化，使混凝土孔隙中的水反復發生凍融循環，這兩個必要條件，決定瞭混凝土凍融破壞是從混凝土表面開始的層層剝蝕破壞三、改善混凝土抗凍耐久性的主要措施(一)外加劑的使用1、引氣劑引氣劑是具有憎水作用的表

4、面活性物質，它可以明顯的降低混凝土拌合水的表面張力，使混凝土內部產生大量的微小穩定的封閉氣泡。這些氣泡由於具有彈性，能使混凝土結冰時產生的膨脹壓力得到緩解，起到緩沖減壓的作用，溶解時這些氣泡可恢復原狀，因此孔隙內自由水反復凍融也不會對孔壁產生太大的壓力。另外，這些氣泡可以阻塞混凝土內部與外界的通路，使外界水份不易浸入，減少瞭混凝土的滲透性。同時大量的氣泡還能起到潤滑作用，改善混凝土和易性，滋工時新拌混凝土易於填充模具，硬化後混凝土密實度提高。因此，摻用引氣劑，使混凝土內部具有一定的含氣量，可以提高混凝土的抗凍耐久性。國內外的大量研究成果與工程實

5、踐均表明摻入引氣劑後混凝土的抗凍性可成倍提高美國自1934年開始研究在混凝土中使用引氣劑，是最早開始研究引氣劑的國傢。我國混凝土學科創始人吳中偉教授，在50年代初期就強調瞭混凝土抗凍性的重要，並創先研制瞭松香熱聚物引氣劑，應用於治淮水利混凝土工程，開創瞭我國采用引氣劑提高混凝土抗凍耐久性的先河。范沈撫（1991年）分析瞭摻引氣劑混凝土的抗壓強度和抗凍耐久性，得出與上述同樣結論：摻用引氣劑，使混凝土達到足夠的含氣量要求，可改善混凝土的孔結構性質和混凝土的抗凍耐久性眾多學者的研究表明：混凝土孔結構性質是影響混凝土抗凍耐久性及其它性質的根本所在。摻引

6、氣劑可以改善混凝土孔結構性質，因此，測試硬化混凝土孔結構性質是研究混凝土抗凍耐久性能的有效途徑和方法之一2、減水劑目前，減水劑的應用已成為混凝土不可缺少的組份，使用減水劑可以大幅度降低混凝土的水灰比（水膠比）。拌和混凝土時加入適量的減水劑，可使水泥顆粒分散均勻，同時將水泥顆粒包裹的水份釋放出來，從而能明顯減少混凝土用水量，使得混凝土中氣泡平均尺寸及其間距減小，水泥漿中可凍水的百分率隨之降低。提高混凝土的強度和致密性，使混凝土抵抗凍融破壞的能力提髙，從而提高混凝土的抗凍耐久性。有關研究表明，在混凝土中摻入高效減水劑可取得的技術經濟效果如下：保持和

7、易性不變，可減水25%,R28%提高90%,抗滲性提高4〜5倍。抗滲性的提高有助於抗凍性的改善（二）活性礦物摻合料的使用混凝土是各種建築工程上應用最廣泛、用量最多的人造建築材料，因此，有效地降低混凝土的成本，提高混凝土的各項技術性能，對於充分利用有限的投資，延長混凝土結構的使用壽命，減少自然資源的消耗，保護生態平衡，有著非常巨大的經濟效益和社會效益。在混凝土的基本組成材料中，水泥的價格最貴，所以在滿足對混凝土質量要求的前提下，單位體積混凝土的水泥用量愈少愈經濟。因此，用一些具有活性的摻和料（矽灰、礦渣、粉煤灰）來替代一部分水泥正在被廣泛的應用四

8、、結束語雖然各國學者對於混凝土抗凍的研究成果個數以萬千，但是，我國地域遼闊，環境條件復雜，雖經過幾十年的努力，但東北混凝土工程的抗凍耐久性仍沒得到根本