冬期混凝土冻害机理分析.doc

冬期混凝土冻害机理分析一、混凝土冬期施工的界定按照国家标准混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-92第七章规定，根据当地多年气温资料，室外日平均气温连续5d稳定低于5C时，混凝土工程施工即应进入冬期施工。我国属于大陆性季风型气候，特点是经常受西伯利亚寒流影响，气温变化较大且频繁。但根据气象部门对我国气候特点研究认为，在秋冬气温变化季节，当气温连续降到日平均气温低于5C，并连续5d尚未高出5C时，则以后气温再回升的可能性较少。这时取连续5d气温稳定低于5C的第一天即为冬期施工的初始日。同样，当气温回升时，取连续5d稳定高于5C的末日，即为冬期施工的终止日。因此，混凝土的冬期施工期限可定为：根据历史的气象资料确定，在秋冬季节，当气温连续5d稳定低于5C的初始日至翌年的春季气温连续5d稳定高于5C的终止日即为混凝土冬期施工的具体日期。但也应注意，在上述期限以外，有时由于寒流袭来，气温可能暂时突然降到0C以下，但寒流过后又出现太阳天气，气温又回升，因而在这个突然降温期也应注意防止混凝土遭到冻害。混凝土工程的冬期施工和常温施工不同，由于自然气温已降低到0C以下，从整个施工过程的各个环节，都要采取相应的保温防冻、防风、防失水等措施。尽量给混凝土创造正温养护环境，使混凝土能不段凝结、硬化、增长强度，以避免和减少混凝土遭受冻害。二.混凝土冻害的分类在冬期混凝土工程施工过程中，混凝土受冻按不同阶段可分为以下三种类型。（一）混凝土受冻新鲜混凝土受冻指新浇筑的混凝土在终凝前遭到冻结，其主要原因是气温与混凝土温度很低，加之施工措施欠妥。这种受冻一般说来不会使混凝土产生恶化，只要化冻后在终凝前立即振捣密实，加强养护，不要使混凝土重新受冻，混凝土的性能即不会受到损害。这种情况一般在薄壁结构、薄板、道路面层施工中能遇到。（二）混凝土早期受冻（亦称混凝土早期冻害或早龄期受冻）混凝土早期受冻是指混凝土浇筑后，在养护硬化期间受冻，它能损害混凝土的一系列性能。这在混凝土冬期施工中经常遇到并且是非常值得注意的问题。这种冻害主要是由于施工方法选择不当、施工人员技术水平不高或不负责任而造成的。它可使混凝土的一系列物理、力学性能降低，从而使其达不到设计强度要求，影响工程应用，降低耐久性，甚至造成返工。评定混凝土早期冻害的主要指标是抗压强度、抗拉强度、混凝土与钢筋的粘结强度。试验方法是采用各种冻结温度使不同龄期硬化中的混凝土经一次或多次冻融后，按照普通混凝土的标准试验方法进行。它综合反映混凝土原料、配合比、养护条件等水平。评定混凝土早期冻害的重要指标之一是早期允许受冻临界强度值。（三）混凝土的冻害（亦称混凝土的抗冻耐久性）混凝土的冻害是指已硬化了的混凝土在工程结构使用期间受寒暑自然气温的影响，并长年累月遭受自然气温冻害冻融作用，而导致各项性能逐渐降低。评定混凝土冻害的主要指标是抗压强度或动弹性模量损失值。取标准条件下硬化了28d的混凝土试件，按混凝土抗冻耐久性标准试验方法，经多次冻融后测定抗压强度或动弹性模量损失值，作为评定指标。它反映材料及配合比水平，用于考核结构耐久性和使用年限，是为设计服务的。三、混凝土冻害的机理分析混凝土受冻害有三个重要条件，即湿度、水和混凝土内部结构的孔隙状况，这三个条件缺一不可。（1）温度是必要的条件。当温度降低到0C以下时，促进水相转变而成冰，水结冰后体积膨胀达到9%，从而使混凝土内部结构遭到破坏。（2）水主要取决于施工使用条件。施工时水灰比大，混凝土含水量增大，导致混凝土遭受冻害严重。（3）混凝土内部结构的孔隙状态决定于混凝土配合比设计及施工水平。设计和施工不当，会使混凝土内部的孔隙率增大，毛细孔直径较粗，自由水含量增多，导致混凝土的冻害程度严重。混凝土是一种多孔性材料，它在硬化中和硬化后形成大小不同的孔隙及相互连通的毛细孔通道。这些孔隙和毛细通道充满水后，当温度降低时，对混凝土的冻害可归纳为以下几点：1）当温度降低到0C以下时，混凝土内部毛细孔中的自由水开始结冰，体积膨胀。2）结构构件的结冰由表面开始，逐渐向内部发展。表面部位水冻结后，由于结冰而膨胀，将内部未冻结的部分水封闭并沿毛细孔通道压向内部。3）随着冻结的发展，结冰体积越来越大，使内部未冻水压力越来越高，当内部增高到超过混凝土的抗拉强度时，就会把毛细孔胀破，产生微裂纹。4）水在一定压力下，流入发生裂纹的裂缝内，这时毛细孔内部的静水压降低，破坏有所缓和。尔后，冻结再继续向深层发展，水压力又继续增大，达到一定程度时，则或裂纹继续扩展，后产生新的裂纹。裂纹不断发展增多，使混凝土内部发生破坏。5）当混凝土内部残留有未充满水的气孔，或者由于施工时掺入了引气剂而在混凝土内部引入大量气孔时，则有压的未冻水的压力作用下，通过渗透或毛细微孔流入气孔内，使静水压力减小，从而减少了混凝土内部的裂纹，改善和提高了混凝土的抗冻害性能。上述混凝土的冻害机理适用于已硬化了的混凝土，亦适用于硬化中的初龄期混凝土的早期冻害。因为对于初龄期的混凝土来说，混凝土内部的孔隙结构已基本形成，但并不十分坚固，所以在冬期施工中，对混凝土的早期受冻要十分重视。避免和减少混凝土的冻害，增强混凝土的强度，提高工程施工质量。第 4 页 共 4 页