冻融条件下混凝土的耐久性探究

冻融条件下混凝土的耐久性探究

张会娟

天津市永利鉴元混凝土有限公司天津300000

摘要：我国的建筑规模越来越大，对工程实施技术水平也有了更高的发展要求。其中，混凝土的耐久性问题一直以来都被广泛关注。建筑工程实施的环境具有一定的差异性，而温度因素是工程实施过程中一个不可忽略的因素，尤其是在我国的北方，冬天的温度相比之下要低得多，这就对混凝土的耐寒性提出了更高的挑战。本文在低温状况下，研究混凝土的冻融破坏原理，分析其破坏因素，提出一种改变原料配比的方式重构混凝土的内部结构，从而提高混凝土在冻融条件下的耐久性。

关键词：冻融条件；混凝土；耐久性；配合比

现如今，混凝土施工已经被广泛的应用到建筑施工之中，以其优质的耐久性特点使其成为现代建筑施工中不可替代的建筑材料。复杂的建筑环境也对混凝土的耐久性提出了挑战，比如环境污染、错误的实施方法、温度条件等因素，都会对其耐久性打上折扣。在温度低的环境下，冻融可以严重破坏混凝土的内部结构，从而影响其使用寿命。在制作混凝土时，应该重点考虑如何应对冻融破坏对混凝土的影响。

1混凝土的冻融破坏原理

混凝土冻融破坏原理，受到了行业学者们广泛的研究。美国有关学者曾对混凝土的冻融破坏原理做出阐述，其中膨胀压和渗透压原理是目前业界比较认同的冻融破坏原理分析。这种阐述主要说明混凝土在寒冷的条件下，由于自身处在吸水饱和状态，会受到相关力的破坏性作用。一方面，混凝土中的水会凝结成冰，体积会随之增大，混凝土的毛细管壁会在周围结构中发生张力作用，造成向外的破坏性张力；另一方面，毛细孔间隙也会在结冰过程中，造成凝胶孔水的冰核温度极具降低，通常会在78度以下，这势必会导致蒸汽压和冷水之间形成压力差，产生渗透压。混凝土在寒冷天气下，反复受到这两方面力的拉伸，时间长的话极易损坏其内部结构，形成成片的裂缝区域，严重影响其使用性能。

2混凝土抗冻融的影响因素

高抗冻混凝土C30F300是比普通混凝土而言，更具抗冻性能的优势，需要在普通混凝土设计的基础上进行改进。混凝土抗冻融性能受到多种因素影响，具体可概括为以下几个方面。

2.1水灰比

混凝土中水灰比的大小也会对混凝土的抗冻性造成影响。水灰比过大，直接造成水含量增多，低温下就会造成混凝土大面积结冰。游离状态下的水，气泡结构增大，会严重影响混凝土的抗冻能力。降低水灰比的一个有效措施是掺加减水剂，该做法在很大程度上会降低混凝土的水灰比，减少孔隙率，提高混凝土的强度，从而增强混凝土抗冻融破坏的能力，使其具备抗冻耐久性。根据我国的相关规定，高抗冻混凝土的水灰比以0.45-0.55为佳，能够提高混凝土的密实性。

2.2含气量

非引气剂气量也会对混凝土的抗冻性产生影响。均匀稳定的引气剂气泡，可以增强混凝土的抗冻性。通常情况下，引气剂越多，抗冻性越好。在混凝土制作时，一般会在一定范围内，加大引气剂的含量来改善混凝土的孔结构。通过引气剂改善的孔结构，可以增大混凝土的含气量，使其气泡均匀，由此可有效地阻止部分毛细管通路，使其结冰而成的拉伸压力得到减轻。均匀的含气量也可以通过阻塞外部通道，切断和外界之间的水分流入，从而有效地降低混凝土结构的渗透性，改善混凝土的和易性。一般而言，5%-6%之间的含气量能够使混凝土产生较好的抗冻性。

2.3水泥和骨料

水泥是混凝土制作的必备原料，可起到胶凝的作用。通常来讲，水泥本身也具备一定的骨料吸水和抗冻性，这些因素也会影响制作出的混凝土抗冻性。吸水率大的骨料不利于抗冻，含泥量也会影响混凝土的强度。从这两方面着手，常常用矿渣粉掺杂的方式来防止因水泥水化过高而造成的混凝土裂纹，同时也有利于抗冻性的提高，这在现代化的混凝土制作中已经被广泛的使用。

2.4外加剂添加

外加剂的合理使用也可以提高混凝土的各方面性能，包括抗冻性。在制作混凝土过程中，根据生产规范，必须加入合适计量的引气剂及减水剂。添加外加剂的方法有引气剂和减水剂掺杂法、引气剂单掺法、引入减水引气复合型外加剂，其中复合型外加剂最优。在配置方面，常常用粉煤灰、矿渣粉和掺水配合，从而提高混凝土的抗冻性。混凝土实验中，骨料选取冀东P.042.5的普通水泥，5-31.5mm的碎石，2.3细度模数的中砂，减水剂选择NF-AII复合型外加剂，进行试配，选取其中含气量在5%-6%之间的一个配合比方案，该方案水165kg/m3，水灰比为0.37，砂率37%，结果表明，选用水泥用量的3.5%外加剂掺量，能够达到最佳效果。在此基础上进一步进行试验，在用水量一致的前提下将水灰比含量分别增加和减少0.05，砂率上下调整1%，最后发现，依然是水灰比为0.37，砂率37%配比方案的坍落度、抗压能力、冻融性以及和易性较好。

3提高混凝土耐久性的设计原则

影响混凝土抗冻力的影响是多方面综合的结果。通常来讲，混凝土的制作过程，要综合相关因素来考虑混凝土的使用寿命，从而评估混凝土的质量，需遵循以下原则。

3.1避免混凝土裂缝现象

混凝土的表面一旦发现有裂缝现象，就会很快出现腐蚀情况。裂缝本身会加大混凝土的渗透性，导致空气和水快速进入混凝土内部，造成混凝土内部结构严重腐蚀，长期以来，势必会使混凝土的耐久性大大打上折扣。通常来说，如果在温度低的寒冷环境下施工，混凝土选择方面，需要选取结构密实的混凝土结构，从而防止裂缝情况的出现。

3.2增加混凝土保护层厚度

一般来讲，混凝土都会受到碳化影响，因此，在混凝土表面添加保护层措施尤为必要。所谓碳化，就是在二氧化碳的影响下，钢筋会发生一系列的化学和物理反应，造成钢筋腐蚀现象，加速混凝土老化，故此，一般要增大混凝土保护层厚度，防止钢筋被锈蚀。

3.3加强防水设计

防水也可以避免混凝土老化。在公路上，常常会看到公路表面有沥青混凝土，这是为了有效阻止水渗透到混凝土内部，造成内部钢筋腐蚀。公路的承载力有限，经常会因为过载造成路面损伤，这就需要通过顶部加设柔性防水层，防止水分渗入。

3.4定期进行检查和维护管理

混凝土建筑，更要做到定期维护检查，从而避免因过度使用而造成混凝土使用寿命的极速下降。对于损伤的混凝土结构，要做到定期的修补，防止进一步的恶化。在工程实施完毕后，要加大工程的监管力度，不能让建筑发生超过使用范围的受力情况，做好检查和评估。对于一些确实需要加大建筑受力要求的环节，要通过相关部门评估后，方可施工。在施工时，也要配合当前先进的施工技术，从而最大程度地提高混凝土的使用寿命。

4总结

目前，在建筑领域中，很多学者专家都在致力于研究混凝土的抗冻性，研讨各种条件下的混凝土冻融过程，从而找到解决混凝土冻融的方法。混凝土材料的复合型结构，决定了其内部结构的复杂性，研究人员还需要深入实际工程实地展开调研和研究，只有这样才能找到解决之道。目前来看，解决混凝土抗冻性的有效方法，就是通过在加工生产混凝土时，通过控制建筑材料的比例、选材质量、施工规范等方面来综合制作出抗冻性强的混凝土，通过实际施工来检验混凝土质量。

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