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浅谈混凝土抗冻性能的几点研究

作者:
胡国强
来源:
中国论文网
2018/10/10 10:40
浏览量

一、混凝土冻融的破坏机理 

  对与混凝土冻融破坏机理的研究,主要包括: 
  (1)静水压假说 
  静水压学中将硬化混凝上中的孔隙分为凝胶孔、毛细孔、空气泡等。一般情况下,凝胶孔的孔径为15~100A,毛细孔孔径为0.01~10,且各毛细孔之间是相互连通的,而空气泡则是由于混凝土搅拌或振捣时,自然吸入或掺加引气剂人为引入的封闭气泡,因而产生了静水压力。而这种静水压力,随着孔隙水流程长度的增加而增加,因此当达到一个极限流程长度时,即孔隙水的流程长度大于极限流程长度,则静水压力将超过混凝土的抗拉极限强度,从而将造成混凝士的破坏现象。 
  (2)渗透压假说 
  渗透压假说认为,混凝土中孔溶液内含有Na+、K+、Ca+等盐类,由于混凝土孔内在结冰的过程中,大孔中的部分溶液先结冰,致使未冻结溶液中盐的浓度上升,与周围较小孔隙中的溶液之间形成一定的浓度差,造成小孔隙中的溶液向一部分已经冻结的大孔隙迁移,由此形成混凝土内部的渗透压,致使混凝土发生破坏现象。 
  (3)温差应力假说 
  温差应力假说,主要针对的是高强度或高性能的混凝土冻融破坏现象。其认为这类混凝土的冻融破坏,主要是由于混凝土集料与胶凝材料之间的热膨胀系数差异较大,从而形成相应的温度疲劳应力破坏。 
  二、影响抗冻性的主要因素 
  混凝土的抗冻性主要与混凝土内部的孔结构、受冻龄期、水饱和程度、混凝土的强度等因素有关,其中混凝土内部的孔结构对于混凝土的抗冻性具有极其重要的作用。而混凝土的孔结构及其强度又主要取决于混凝土的养护方法、混凝土制作过程中的水灰比、以及有无外加剂等。 
  (1)水灰比 
  根据同本福冈大学的试验研究表明:当水灰比在0.45~0.85范围内变化时,不掺引气剂的混凝土的抗冻性并没有太大的变化,而当混凝土的水灰比小于0.45以后,混凝土的抗冻性才随水灰比降低而明显提高,具体实验数据如下所示: 
  表一:300次冻融循环后混凝土的耐久性 
  水灰比 0.25 0.35 0.45 0.55 
  耐久性系数 98 82 47 35 
  孔隙体积() 2.32 3.53 5.93 6.49 
   
  (2)混凝土内部孔结构 
  根据Powers的相关理论,其将混凝土内部的气泡间距的一半定义为气泡间隔系数£,当混凝土的平均气泡间隔系数£小于某个临界值时,混凝土内部的毛细孔静水压或渗透压不会超过自身的抗拉强度,该类混凝土的抗冻性较好,反之则抗冻性较差。相关的公式如下所示: 
   
  其中:――气泡平均半径 
  ――混凝土内水泥浆体的体积百分数(不包括空气泡) 
  ――混凝土中的含气量(体积百分数) 
  根据上式可以看出,混凝土内部的水泥浆含量越大,气泡平均半径越大,含气量越小,则平均气泡间隔系数越大,而导致混凝土的抗冻性下降。 
   (3)混凝土构成材料的性质 
  混凝土构成材料的性质直接影响混凝土的抗冻性,例如在整个混凝土的原材料中占有70%----93%比例的石子和砂

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