现代混凝土试验与检测 课件 3混凝土抗冻性

混凝土抗冻性建筑材料工程技术专业教学资源库TeachingResourceLibraryofBuildingMaterialsEngineeringTechnologySpecialities贾陆军

（一）定义在吸水饱和状态下，混凝土能够经受多次冻融循环而不破坏，也不显著降低其强度的性能，称为混凝土的抗冻性。（二）评价指标混凝土抗冻性能试验分为快冻法、慢冻法和单面冻融法（或称盐冻法）三种，三者试验方法不同，试验结果的评定指标也不相同。慢冻法以抗冻标号作为试验结果的评定指标，抗冻标号是以同时满足强度损失率不超过25%、质量损失率不超过5%的最大循环次数来表示，如D25、D50、D100、D150、D100、D250、D300。快冻法以混凝土耐久性指标或耐久性系数为评价指标，混凝土耐久性指标是指混凝土经受快速冻融循环，以同时满足相对动弹性模量值不小于60%、质量损失率不超过5%时的最大循环次数来表示。单面冻融试验主要针对盐冻环境下混凝土抗冻性的试验方法，由于该试验中试件只有一个面接触冻融介质，故将其定名为单面冻融法，由于冻融介质为盐溶液，故又称盐冻法。单面冻融试验是以经受的冻融循环次数或者单位表面面积剥落物总质量或超声波相对动弹性模量来表示混凝土抗冻性能。冻害什么引起冻害?混凝土内部孔中的水结冰水结冰使体积膨胀9%。冻害破坏影响到水泥石和骨料冻害破坏的外观模式剥落龟裂、分层构筑物的什么位置最易受损?北方气候混凝土路面、桥面板、挡土墙混凝土的冻融破坏原因与模式原因：混凝土中大毛细孔里的水结冰时，体积大约要膨胀9%如果体内没有足够的空间容纳，就会产生可能引起开裂的压力作用于孔缝的壁上，导致孔缝扩展和连接反复的冻融循环使危害扩大和积累，孔缝不断增多，并扩展和连通，造成强度下降破坏模式：表面出现缺棱、掉角、脱皮等现象质量损失强度、弹性模量下降混凝土的冻融破坏原因与模式冻害造成D-型裂缝路面受盐冻剥落铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏铁路桥梁的冻害剥落破坏混凝土冻害机理①水自由流动，作用于玻璃瓶壁的压力较小②水结冰开始，冰膨胀对瓶壁作用一个拉应力③随着结冰进行，瓶壁对冰的约束，产生累计应变能寻求释放④内压很大以至于导致瓶壁破裂让冰膨胀和能量释放冻害机理毛细孔中冰结晶生长压水结冰产生压力的机理：水压渗透压水压①结冰前，两个孔中的水均处于低压；②冷却前锋到达上面的孔，孔压增加，周围混凝土处于高压水环境中；③冷却前锋继续穿过上面的孔，高压水到达下面的孔，引起流体进入下面的孔，流体通过毛细孔中间高度约束的通道的流动产生水压并加速破坏作用。混凝土的抗冻性与其内部孔结构、水饱和程度、受冻龄期、混凝土的强度等许多因素都有关系，而混凝土的孔结构及强度又取决于混凝土的水灰比和含气量。1.水灰比水灰比直接影混凝土的孔结构，随着水灰比的增加，不仅饱和水的开孔总体积增加，而且平均孔径也增加，在冻融过程中产生的冰胀压力和渗透压力就大，因而混凝土的抗冻性必然降低。水灰比大的混凝土毛细孔径也大，且形成了连通的毛细孔体系，因而其中缓冲作用的储备孔很少，受冻后极易产生较大的膨胀压力，反复循环后，必然使混凝土遭受破坏。2.含气量含气量也是影响混凝土抗冻性的主要因素。特别是加入引气剂形成的微细孔对提高混凝土的抗冻性尤为重要，因为这些互不连通的微细气孔在混凝土受冻初期能使毛细孔中的静水压力减小，即起到减压作用。3.混凝土的饱水状态混凝土的冻害与其孔隙的饱水程度紧密相关。一般认为含水量小于孔隙总体积的91.7%就不会产生冻结膨胀压力，该数值称为极限饱和度，在混凝土处于完全饱和状态下，其冻胀压力最大。4.混凝土的受冻龄期混凝土的抗冻性随龄期的增长而提高。因为随着龄期的增长，水泥水化程度越充分，混凝土内部可冻结的水分越少，混凝土强度越高，抗冻融引起的膨胀能力越大。故工程中应尽可能避免混凝土早期受冻。提高混凝土抗冻性的方法水泥石抗冻性：低水灰比保证混凝土良好的养护引气剂骨料的抗冻性选用抗冻骨料混凝土中孔隙尺寸和水的存在引入的气孔:搅拌中引入的孔隙孔径为10mm-1cm;通常是空的。外加剂引入的气孔孔径为0.1-0.2mm;一般是干燥的。毛细孔：由可蒸发水挥发留下的孔径为0.01-5mm;含水;水的冰点为-1

C～-8

C，取决于孔隙水中离子浓度。凝胶孔：C-S-H凝胶内部的孔，其孔径为1-10nm;含有化学结合水;由于化学键而抗冻，典型冰点为-78

C不是混凝土中的孔都对冻害有利。引入的气孔作用机理水压很高，可使毛细孔间的水泥石破坏；引入的气孔可以释放水压，避免高压水的产生；大量的空气泡减小了水释放的平均距离；引起的气孔有利于混凝土抗冻害性能的改善掺引气剂前掺引气剂后