混凝土凍融破壞的耐久性分析

楊艷（甘肅省平?jīng)鍪兴姽こ叹郑拭C　平?jīng)觥?44000）

混凝土凍融破壞的耐久性分析

楊艷
（甘肅省平?jīng)鍪兴姽こ叹郑拭C平?jīng)?44000）

提高混凝土抗凍能力和耐久性，一直是混凝土工程技術(shù)領(lǐng)域重點研究的課題。本文首先對當(dāng)前混凝土凍融破壞機理繼續(xù)研究與分析，并探討了提高混凝土抗凍能力和耐久性的幾種方法技術(shù)，為混凝土施工中耐久性和抗凍能力的提高提供資料參考。

混凝土；凍融破壞；機理研究；耐久性分析

甘肅地區(qū)深居西北內(nèi)陸，屬于大陸性很強的溫帶季風(fēng)氣候。正因如此，甘肅地區(qū)有著夏季短促、秋季降溫快、冬季寒冷漫長的特點。甘肅的這一氣候特點，意味著其混凝土工程很容易在秋冬季節(jié)因凍害受損，影響混凝土的耐久性。隨著西北開發(fā)戰(zhàn)略的不斷推進，甘肅地區(qū)工程建設(shè)項目與日增多，如何解決混凝土凍融破壞的問題，提高混凝土工程的耐久性，更是成為相關(guān)單位和企業(yè)重點研究和實踐的課題。

一、混凝土凍融破壞的機理研究

混凝土凍融破壞是指混凝土在飽和水狀態(tài)下因凍融循環(huán)所產(chǎn)生的破壞作用，混凝土凍融破壞會嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，并導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)開裂、沉降、化學(xué)侵蝕、磨損等問題?，F(xiàn)如今，世界各國對混凝土凍融破壞的理論研究一直在發(fā)展，而甘肅地區(qū)混凝土凍融破壞，也成為擺在城市化建設(shè)面前亟需解決的問題。在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)下，混凝土凍融破壞的機理雖然研究成果較多，但仍然沒有一個統(tǒng)一的結(jié)論，筆者對混凝土凍融破壞的機理進行研究與分析，混凝土凍融破壞的肌理主要包含以下論點。

早期的混凝土凍融破壞研究，認(rèn)為混凝土凍融破壞是由于水結(jié)冰時體積變大導(dǎo)致的。水結(jié)冰時體積會增加約9%，而混凝土結(jié)構(gòu)空隙中的水結(jié)冰，必然會導(dǎo)致混凝土耐久性受到影響。但這種假說過于簡單，并不能嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆磻?yīng)混凝土凍融破壞的機理。為了探求混凝土凍融破壞的機理，從根本上提高混凝土耐凍害的能力，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，很多專家和學(xué)者投入這一研究領(lǐng)域。其中具有代表性的假說包括靜水壓力假說、滲透壓假說和現(xiàn)象學(xué)觀點等。靜水壓力假說認(rèn)為，混凝土空隙中的孔溶液，在結(jié)冰過程中會擠壓未結(jié)冰的溶液向外遷移，從而導(dǎo)致靜水壓力產(chǎn)生，給混凝土結(jié)構(gòu)帶來破壞。這一假說為混凝土耐久度的分析與提升做出了貢獻，通過在混凝土拌合時加入引氣劑，能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)孔隙率和聯(lián)通率，從而避免寒冷天氣靜水壓力對混凝土造成破壞。滲透壓假說則認(rèn)為混凝土凍害需要考慮包括水凍害和骨料凍害兩方面的原因，水的凍害與靜水壓力假說原理相似，骨料凍害則是指其在冰凍過程中會向外排水，最終導(dǎo)致出現(xiàn)靜水壓。在水和骨料凍害的綜合作用下，骨料和混凝土結(jié)構(gòu)會受到破壞，從而影響其耐久性。該假說比較有利的解釋了引氣劑的作用、結(jié)冰速率對抗凍的影響等問題，但卻無法解釋引起漿體在凍結(jié)過程中的收縮現(xiàn)象?，F(xiàn)象學(xué)觀點則拋開了物理本質(zhì)解釋的思路，以力學(xué)概念為基礎(chǔ)解釋混凝土凍融破壞問題，但該觀點只考慮了溫度變化的影響，同樣具有局限性。

二、混凝土凍融耐久性分析

對混凝土凍融破壞的耐久性影響，一直是相關(guān)機構(gòu)和學(xué)者研究的重點。雖然現(xiàn)如今在理論上并沒有形成統(tǒng)一，但卻有很多優(yōu)秀技術(shù)應(yīng)用于混凝土凍融破壞耐久性提高中。在工程施工中，一定要做好技術(shù)的應(yīng)用和選擇，不斷提高混凝土的抗凍能力和耐久性。

（一）引氣混凝土在混凝土凍融破壞預(yù)防中的應(yīng)用

引氣混凝土技術(shù)是通過提高混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)孔隙率和空隙連通率，降低骨料和水凝結(jié)靜水壓力提高混凝土耐久性的一種方法。該方法能夠有效提高混凝土的強度，并提高混凝土的密實性，增加混凝土抗凍融破壞的能力。但引氣混凝土并不是一味提高混凝土的設(shè)計標(biāo)號，而是通過提高混凝土拌合中的含氣量，提高混凝土的抗凍能力。而引氣劑則是實現(xiàn)這一目的的專用外加劑，引氣劑能夠在表面活性劑作用的同時，產(chǎn)生大量細(xì)小均勻的氣泡，分散到新拌合混凝土中。引氣劑的應(yīng)用能夠有效的改善混凝土的配合比，在嚴(yán)寒地區(qū)的應(yīng)用能力有效提高混凝土耐久性。甘肅地區(qū)混凝土工程中，對引氣劑的應(yīng)用也比較廣泛，目前常用的引氣劑包括松香酸鈉熱聚物、ML引氣劑和木鈣引氣減水劑等，其中應(yīng)用最為廣泛的就是松香酸鈉熱聚物，該引氣劑不僅效果好、制作簡單，而且有著造價和成本低的優(yōu)點。

（二）通過密實振搗和配比優(yōu)化，提高混凝土抗凍性

從目前發(fā)生的防撞墻或隔離墩及路緣石混凝土表層早期剝落、破損的情況分析，造成這種破壞的原因，還與混凝土的密實性相關(guān)。從主動預(yù)防的角度來講，防止混凝土振搗不密實是關(guān)鍵。因此，一方面要從澆筑方法上進行必要的政進，另一方面還應(yīng)從混凝土配合比上進行調(diào)整，采用流動性較大，和易性較好的細(xì)粒式混凝土或者采用免振搗自密實的高性能混凝士。從廣義上說，無論是否摻入引氣劑，澆筑的混凝土都應(yīng)當(dāng)域大限度在保證其密實性，這是一切防止混凝土早期凍融破壞的基礎(chǔ)。

（三）化學(xué)除冰劑的應(yīng)用于選擇

在道路工程中，應(yīng)用化學(xué)除冰劑的方法降低凍害和雪害發(fā)生率，提高道路安全性的方法比較常用?；瘜W(xué)除冰劑雖然能夠有效清除積雪和冰，但卻會給混凝土結(jié)構(gòu)帶來一定的化學(xué)損傷。目前甘肅地區(qū)化學(xué)除冰劑主要是選用工業(yè)用鹽，在這種除冰劑中含有一定量的硫酸鹽。而硫酸鹽滲透到混凝土內(nèi)部后，會給混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面帶來腐蝕破壞作用。不僅如此，硫酸鹽還會造成混凝土結(jié)構(gòu)中鋼鐵材料的銹蝕，這將會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)強度、任性下降，極大的影響混凝土的耐久度。為了避免這一問題，可以從除冰劑類型和混凝土材料兩方面來預(yù)防。通過除冰劑的優(yōu)化選擇，盡量避免使用對混凝土耐久性有影響的除冰劑和改善混凝土配比和才來哦組成優(yōu)化可以有效的避免這一問題。目前應(yīng)對這一問題最為經(jīng)濟有效的措施就是采用抗硫水泥和樹脂混凝土等，還可以通過表面隔離材料和技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久度的目的。

綜上所述，降低凍融損傷對混凝土耐久度的影響，已經(jīng)成為擺在混凝土技術(shù)研發(fā)人員面前亟需解決的問題。為了提高混凝土抗凍能力，提高其耐久性，在工程建設(shè)中一定要有針對性的選擇合適的方法和技術(shù)，在提高混凝土強度的同時，盡量降低凍融和除冰劑應(yīng)用對混凝土耐久性的影響，為西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施和甘肅地區(qū)城市化進程的推進做出貢獻。

TU37

A

1673-9019(2016)22-0038-01

2016-10-12

楊艷（1975-），女，甘肅莊浪人，工程師，主要從事水利工程項目技術(shù)管理工作。