冬期混凝土凍害機理分析.doc

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冬期混凝土凍害機理分析 一、混凝土冬期施工的界定 按照國家標準《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》﹙GB50204---92﹚第七章規(guī)定，根據當地多年氣溫資料，室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5C時，混凝土工程施工即應進入冬期施工。 我國屬于大陸性季風型氣候，特點是經常受西伯利亞寒流影響，氣溫變化較大且頻繁。但根據氣象部門對我國氣候特點研究認為，在秋冬氣溫變化季節(jié)，當氣溫連續(xù)降到日平均氣溫低于5C，并連續(xù)5d尚未高出5C時，則以后氣溫再回升的可能性較少。這時取連續(xù)5d氣溫穩(wěn)定低于5C的第一天即為冬期施工的初始日。同樣，當氣溫回升時，取連續(xù)5d穩(wěn)定高于5C的末日，即為冬期施工的終止日。 因此，混凝土的冬期施工期限可定為：根據歷史的氣象資料確定，在秋冬季節(jié)，當氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5C的初始日至翌年的春季氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定高于5C的終止日即為混凝土冬期施工的具體日期。但也應注意，在上述期限以外，有時由于寒流襲來，氣溫可能暫時突然降到0C以下，但寒流過后又出現(xiàn)太陽天氣，氣溫又回升，因而在這個突然降溫期也應注意防止混凝土遭到凍害。混凝土工程的冬期施工和常溫施工不同，由于自然氣溫已降低到0C以下，從整個施工過程的各個環(huán)節(jié)，都要采取相應的保溫防凍、防風、防失水等措施。盡量給混凝土創(chuàng)造正溫養(yǎng)護環(huán)境，使混凝土能不段凝結、硬化、增長強度，以避免和減少混凝土遭受凍害。 二.混凝土凍害的分類 在冬期混凝土工程施工過程中，混凝土受凍按不同階段可分為以下三種類型。 （一）混凝土受凍 新鮮混凝土受凍指新澆筑的混凝土在終凝前遭到凍結，其主要原因是氣溫與混凝土溫度很低，加之施工措施欠妥。這種受凍一般說來不會使混凝土產生惡化，只要化凍后在終凝前立即振搗密實，加強養(yǎng)護，不要使混凝土重新受凍，混凝土的性能即不會受到損害。這種情況一般在薄壁結構、薄板、道路面層施工中能遇到。 （二）混凝土早期受凍（亦稱混凝土早期凍害或早齡期受凍） 混凝土早期受凍是指混凝土澆筑后，在養(yǎng)護硬化期間受凍，它能損害混凝土的一系列性能。這在混凝土冬期施工中經常遇到并且是非常值得注意的問題。這種凍害主要是由于施工方法選擇不當、施工人員技術水平不高或不負責任而造成的。它可使混凝土的一系列物理、力學性能降低，從而使其達不到設計強度要求，影響工程應用，降低耐久性，甚至造成返工。 評定混凝土早期凍害的主要指標是抗壓強度、抗拉強度、混凝土與鋼筋的粘結強度。試驗方法是采用各種凍結溫度使不同齡期硬化中的混凝土經一次或多次凍融后，按照《普通混凝土的標準試驗方法》進行。它綜合反映混凝土原料、配合比、養(yǎng)護條件等水平。 評定混凝土早期凍害的重要指標之一是早期允許受凍臨界強度值。 （三）混凝土的凍害（亦稱混凝土的抗凍耐久性） 混凝土的凍害是指已硬化了的混凝土在工程結構使用期間受寒暑自然氣溫的影響，并長年累月遭受自然氣溫凍害凍融作用，而導致各項性能逐漸降低。 評定混凝土凍害的主要指標是抗壓強度或動彈性模量損失值。取標準條件下硬化了28d的混凝土試件，按混凝土抗凍耐久性標準試驗方法，經多次凍融后測定抗壓強度或動彈性模量損失值，作為評定指標。它反映材料及配合比水平，用于考核結構耐久性和使用年限，是為設計服務的。三、混凝土凍害的機理分析 混凝土受凍害有三個重要條件，即濕度、水和混凝土內部結構的孔隙狀況，這三個條件缺一不可。 （1）溫度是必要的條件。當溫度降低到0C以下時，促進水相轉變而成冰，水結冰后體積膨脹達到9%，從而使混凝土內部結構遭到破壞。 （2）水主要取決于施工使用條件。施工時水灰比大，混凝土含水量增大，導致混凝土遭受凍害嚴重。 （3）混凝土內部結構的孔隙狀態(tài)決定于混凝土配合比設計及施工水平。設計和施工不當，會使混凝土內部的孔隙率增大，毛細孔直徑較粗，自由水含量增多，導致混凝土的凍害程度嚴重。 混凝土是一種多孔性材料，它在硬化中和硬化后形成大小不同的孔隙及相互連通的毛細孔通道。這些孔隙和毛細通道充滿水后，當溫度降低時，對混凝土的凍害可歸納為以下幾點： 1）當溫度降低到0C以下時，混凝土內部毛細孔中的自由水開始結冰，體積膨脹。 2）結構構件的結冰由表面開始，逐漸向內部發(fā)展。表面部位水凍結后，由于結冰而膨脹，將內部未凍結的部分水封閉并沿毛細孔通道壓向內部。 3）隨著凍結的發(fā)展，結冰體積越來越大，使內部未凍水壓力越來越高，當內部增高到超過混凝土的抗拉強度時，就會把毛細孔脹破，產生微裂紋。 4）水在一定壓力下，流入發(fā)生裂紋的裂縫內，這時毛細孔內部的靜水壓降低，破壞有所緩和。爾后，凍結再繼續(xù)向深層發(fā)展，水壓力又繼續(xù)增大，達到一定程度時，則或裂紋繼續(xù)擴展，后產生新的裂紋。裂紋不斷發(fā)展增多，使混凝土內部發(fā)生破壞。 5）當混凝土內部殘留有未充滿水的氣孔，或者由于施工時摻入了引氣劑而在混凝土內部引入大量氣孔時，則有壓的未凍水的壓力作用下，通過滲透或毛細微孔流入氣孔內，使靜水壓力減小，從而減少了混凝土內部的裂紋，改善和提高了混凝土的抗凍害性能。 上述混凝土的凍害機理適用于已硬化了的混凝土，亦適用于硬化中的初齡期混凝土的早期凍害。因為對于初齡期的混凝土來說，混凝土內部的孔隙結構已基本形成，但并不十分堅固，所以在冬期施工中，對混凝土的早期受凍要十分重視。避免和減少混凝土的凍害，增強混凝土的強度，提高工程施工質量。 第 4 頁 共 4 頁