(20240805)混凝土抗冻融性能 / 试验 / 改善

一、混凝土抗冻融性能

  1. 什么是抗冻融性?

抗冻融性是混凝土在水饱和状态下 ,经受多次冻融循环作用,仍能保持强度和外观完整性的能力。

混凝土最常见的受冻形式是混凝土因水泥浆基体受反复冻融作用,逐渐膨胀引起的开裂和剥落

2.混凝土冻融循环的体积变化

混凝土是多孔材料,若内部含有水分

(低温条件下)水在负温下结冰同时伴随约9%的体积膨胀,而水泥浆体和骨料在低温下收缩。

(高温条件下)融化时水的体积又将收缩,而水泥浆体和骨料则因升温而膨胀。

3. 混凝土冻融循环的力学变化

在冻融循环过程中,

(低温条件下):混凝土将同时受到(1)水结冰时产生的结晶压力,(2)结冰体积膨胀作用到周围水上的静水压力,(3)以及由未冰冻区向冰冻区迁移而产生的渗透压力。

(高温条件下):水泥浆体和骨料的膨胀引起的膨胀应力

当上述冻结过程中的水结冰引发的内应力 ,和融化过程中产生的膨胀应力 ,交替反复作用并超过混凝土的抗拉强度时,混凝土内部就会产生开裂。经过多次冻融循环后,裂缝就会不断扩展,直到破坏。

混凝土的密实度、孔隙结构和数量、及孔隙的充水程度被认定为是决定抗冻性能的重要因素。


二、混凝土冻融试验方法概述

  1. 混凝土的抗冻性试验主要分为**"慢冻法"和"快冻法"**两种。

这两种方法的主要区别在于冻融循环的时间长度试验条件 的不同,但都以试件所能承受的冻融交替次数来评估混凝土的抗冻性能。

2.慢冻法

  • 冻融循环时间较长,一般每个循环包括在-20℃至-10℃下冻结4小时,然后在15℃至20℃的温水中融化4小时。
  • 试验结果以试件在多次冻融循环后的强度损失率质量损失率来判定。

3.快冻法

  • 冻融循环时间较短,每个循环通常缩短为2至4小时。
  • 试验结果除了考虑质量损失率外,还采用试件的动弹性模量百分率来评定。
4 .抗冻等级F50的含义

抗冻等级F50表示混凝土在按标准试验方法(无论是慢冻法还是快冻法,具体取决于试验标准)进行反复冻融循环时,能够同时满足强度损失率不超过一定值(有的标准中为25%,也有标准为20%)和质量损失率不超过5%的条件下,所能承受的最大冻融循环次数达到或超过50次。


三、 改善混凝土抗冻融性能方法

  1. 降低水灰比:通过减少拌合用水或使用减水剂来降低水灰比,从而减少混凝土内部的孔隙,提高密实度和抗渗性,这是提升抗冻融性能的基础。

  2. 掺用引气剂:在混凝土中掺入适量的引气剂,以产生微小气泡,阻断渗水通道,提高混凝土的抗冻胀能力和耐久性。

  3. 选择合适的水泥和掺合料:选用抗冻性能好的水泥品种,并考虑掺入适量的矿物掺合料(如粉煤灰、硅灰等),以改善混凝土的微观结构,提高抗冻融性能。

  4. 搅拌保证施工质量:确保混凝土在、浇筑、振捣等施工环节中的质量,以达到内实外光的标准,减少内部缺陷和孔隙,提高混凝土的密实度和抗冻融性能。

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