提高混凝土抗冻性实施方法探讨

摘要：混凝土的耐久性包括：钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、碱集料破坏。混凝土的抗冻性作为混凝土耐久性的一个重要内容，在北方寒冷地区工程中是急待解决的重要问题之一。山西属于我国寒冷，因此，冬季施工中的混凝土的抗冻性必须应予高度重视。通过对混凝土的冻融机理分析，探讨了目前提高混凝土抗冻性的可实施方法。

关键词：混凝土工程；冻融机理；抗冻性；实施方法

中图分类号 TU528文献标识码：A

1混凝土的冻融机理

混凝土的冻融破坏是国内外研究较早、较深入的课题，但大部分是从纯物理的模型出发，经假设和推导而得出的，有些是以水泥净浆或砂浆试件通过部分试验得出的，因此迄今为止，对混凝土的冻融破坏机理，国内外尚未得到统一的认识和结论。一般认识而言，吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀9%，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗管压。由于表面张力的作用，混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。凝胶孔水形成冰核的温度在-78℃以下，因而由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压力。

2提高混凝土抗冻性的可实施方法

2.1引气剂

长期的工程实践与室内研究资料表明，提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施，是在混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。引气剂是具有增水作用的表面活性物质，它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能，使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解，不使混凝土遭到破坏，起到缓冲减压的作用。这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路，使外界水份不易浸入，以减少混凝土的渗透性。同时大量的气泡还能起到作用，改善混凝土和易性。混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性及其它性质的根本所在。掺引气剂可以改善混凝土孔结构性质，因此，测试硬化混凝土孔结构性质是研究混凝土抗冻耐久性能的有效途径和方法之一。但是，引气剂的掺入虽然是提高混凝土抗冻耐久性，却同时会引起混凝土其它性能降低，如强度、耐磨蚀能力等。

2.2减水剂

目前，减水剂的应用也成为混凝土不可缺少的组份，使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比 (水胶比)，提高混凝土的强度和致密性，使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高，从而提高混凝土的抗冻耐久性。迟培云，李金波，扬旭等(2000) 研究了在混凝土中掺入高效减水剂可取得的技术经济效果如下：

1）保持和易性不变，可减水25%，R28 %提高90%，抗渗性提高4～5倍；

2）保持和易性不变，节约水泥25%，R28提高26%，抗渗性提高2倍；

3）保持用水量和水泥用量不变，R28提高27%，抗渗性提高3倍。

2.3活性的矿物掺合料改善混凝土抗冻耐久性

混凝土是各种建筑工程中应用最广泛、用量最多的人造建筑材料。 目前我国正处在大规模的基础建设时期，对混凝土的需求量也就更大。因此，有效地降低混凝土的成本，提高混凝土的各项技术性能，对于充分利用有限的投资，延长混凝土结构的使用寿命，减少自然资源的消耗，保护生态平衡，有着非常巨大的经济效益和社会效益。在混凝土的基本组成材料中，水泥的价格最贵，因此，在满足对混凝土质量要求的前提下，单位体积混凝土的水泥用量愈少愈经济。因此，用一些具有活性的掺和料(硅粉、矿渣、粉煤灰) 来替代部分水泥正在被广泛的应用。

1）在相同含气量的情况下，掺15 %的硅粉混凝土比不掺硅粉的基准混凝土，气孔结构有很大的改善。硅粉对抗冻耐久性有显著的效果，但硅粉的产量有限而且成本较高。

2）实验证明，当超细粉煤灰与硅灰相掺时，提高抗冻耐久性的效果尤为显著，其冻融循环300 次以后，动弹性模量与重量基本无变化，而钢纤维的进一步复合有利于混凝土抗冻耐久性的改善。由此可见，双掺或多掺矿物的复合效应对混凝土抗冻耐久性的提高是值得研究的课题。

3结 语

建筑工程的使用环境各不相同，环境条件的限制迫使混凝土的抗冻性也成了21世纪不可缺少的必要因素，他直接关系着北方建筑的使用年限。目前，单矿物掺合料配制高生能混凝土已经有很多研究，并已取得一定成果，然而对于多种掺合料复掺来提高混凝土抗冻性的研究方面还有待加强。

参考文献：

[1]黄国兴.混凝土建筑物修补技术及应用[M].北京：中国水利水电出版社，1998

[2]李金玉,曹建国.水工混凝土耐久性的研究和应用[M]. 北京：中国电力出版社，2004

[3]王永祥.混凝土抗冻理论及应用.西北水力发电[J]，2005(01)

作者简介：魏胜国（1981—），男，助理工程师。毕业于武汉理工大学土木工程专业，现同煤集团同生管理有限公司从事工程管理工作。