摘要：混凝土是由粗集料架構(gòu)、砂漿和界面過渡區(qū)組合而成，揭示了混凝土宏觀結(jié)構(gòu)本質(zhì)，能更充分地體現(xiàn)混凝土中各材料組分對混凝土整體性能的真正意義上的貢獻(xiàn)，為混凝土研究開辟了嶄新的領(lǐng)域，也為混凝土數(shù)字化設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：混凝土；架構(gòu)；抗凍性；耐久性.

1 架構(gòu)混凝土的抗凍性

通過大量社會實(shí)踐證明，影響架構(gòu)混凝土抗凍性因素：架漿比、摻合料和起裂荷載。在一定范圍內(nèi)(1．12～1．34)，架漿比越小，混凝土抗凍性越好。但根據(jù)架構(gòu)理論，架漿比越大，表明混凝土中粗骨料越多，混凝土越密實(shí)，抗凍性越好，但前提是，混凝土中砂漿必須有足夠的強(qiáng)度和耐久性保證自身及界面不提前發(fā)生凍融破壞；在混凝土中摻加粉煤灰和硅灰，能有效提高混凝土的抗凍耐久性，硅灰效果要優(yōu)于粉煤灰；起裂應(yīng)力越大，混凝土抗凍性越好。

2 融后架構(gòu)混凝土滲透性變化

混凝土耐久性是指暴露在特定使用環(huán)境下抵抗各種物理和化學(xué)作用的能力。引起混凝土破壞的主要因素有凍融和鹽凍破壞、鋼筋銹蝕和碳化、堿骨料反應(yīng)、化學(xué)侵蝕、磨損等。一般認(rèn)為，除磨損外，其它破壞因素均與有害物質(zhì)如H2O、C02、S042-、CL酸等侵入混凝土有密切關(guān)系，即只要這些有害物質(zhì)不能進(jìn)入混凝土中，混凝土的損傷就非常小。

在混凝土中，滲透性是一個(gè)綜合指標(biāo)。它是指氣體、液體或者離子受壓力、化學(xué)勢或者電場的作用，在混凝土中滲透、擴(kuò)散或遷移的難易程度。混凝土滲透性與耐久性之間有著密切的關(guān)系，混凝土獲得高耐久性與長壽命的關(guān)鍵是提高混凝土的抗?jié)B性15引。眾所周知，影響混凝土抗凍性的因素比較復(fù)雜，從混凝土的凍融破壞機(jī)理可知，混凝土的抗凍性與其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)、水飽和程度、混凝土水灰比及原材料特性等許多因素有關(guān)，其中最主要的因素便是它的孔隙率及孔結(jié)構(gòu)。本質(zhì)上，混凝土抵抗凍融破壞的能力主要取決于自身的孔隙率以及孔隙特征。無論普通混凝土或引氣混凝土，其吸水率均呈逐步增加的趨勢。這一結(jié)果從宏觀上說明，混凝土在凍融破壞過程中內(nèi)部孔隙逐步增加，密實(shí)度逐步下降，這與宏觀強(qiáng)度的下降是一致的。混凝土在凍融破壞過程中微孔含量在逐步增加，微孔直徑在逐步擴(kuò)大

3 架構(gòu)混凝土的滲透性

3.1 根據(jù)滲流場和電場的相關(guān)性，采用電場模擬滲流場，提出“滲阻”的概念，通過滲阻的大小，表示混凝土滲透性的好壞。

3.2 在架構(gòu)混凝土中摻入粉煤灰、硅灰能有效提高其滲透性，并且硅灰效果更好。并且，滲阻和摻合料的摻量之間有非常好的線性關(guān)系。

3.3 架構(gòu)混凝土的滲透性隨水膠比的減小而降低；水泥標(biāo)號和架構(gòu)混凝土滲透性并無直接關(guān)系，不能認(rèn)為高水泥標(biāo)號就一定能夠配制出高抗?jié)B性、高耐久性的混凝土；和普通混凝土不同，架構(gòu)混凝土的強(qiáng)度和滲透性之間線性相關(guān)性不好。

4 凍融后架構(gòu)混凝土滲透性變化

混凝土在凍融破壞過程中微細(xì)裂縫的不斷擴(kuò)展，內(nèi)部孔隙增大，密實(shí)度逐步下降。本文通過交流電測量混凝土的滲阻，以滲阻的大小表示混凝土內(nèi)部裂縫擴(kuò)展和密室程度，分析了混凝土凍融后滲阻的變化，即凍融后混凝土滲透性的變化。

4.1 混凝土試塊凍融循環(huán)后的滲透性降低非?？?，在凍融100次時(shí)，除SF3-5、SF3-10、SF3-15，其它試塊的滲阻損失率一般都達(dá)到50％以上，損失非常嚴(yán)重。

4.2 在混凝土耐久性的劣化過程中，一般應(yīng)當(dāng)存在初劣點(diǎn)及陡劣點(diǎn)。50次凍融循環(huán)后就出現(xiàn)滲阻明顯的下降，即混凝土滲透性損失很大，其主要原因：混凝土滲透性對其凍融破壞反映比較敏感。因此，在分析混凝土凍融后滲透性的變化時(shí)，應(yīng)當(dāng)減小混凝土凍融次數(shù)，最好控制在50次以內(nèi)，以10次凍融循環(huán)作為一次滲透試驗(yàn)點(diǎn)。

4.3 基于混凝土滲阻損失率對凍融破壞程度的敏感性，因此，可以考慮用滲阻損失率表征混凝土凍融破壞程度。

5 凍脹力與混凝土凍融破壞的關(guān)系

凍脹力大小取決于負(fù)溫大小、冰凍速率以及對未凍區(qū)的壓密狀態(tài)，這種壓密狀態(tài)就與混凝土強(qiáng)度等級有關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)，本文計(jì)算出了基準(zhǔn)配合比P2的起裂應(yīng)力，約為0．4-0.6MPa。在“負(fù)溫混凝土早期冰脹應(yīng)力與強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律的研究’’測量出混凝土在一5℃、-10℃、-15℃時(shí)早期的冰脹應(yīng)力最大值分別為0.25MPa、0.45MPa和0.52MPa，并且混凝土的凍脹應(yīng)力隨溫度的降低而增加。通常情況下凍脹力取0.19-1.43MPa；而對冬季地下水仍很豐富的地區(qū)，其凍脹力取為0.92-2.31MPa。實(shí)際上，只要起裂應(yīng)力大于凍脹力，混凝土就能抵抗由于凍脹力而造成的起裂破壞，這樣可以避免混凝土的凍融破壞。因此，非常有必要建立混凝土起裂應(yīng)力與凍脹力之間的關(guān)系，以起裂應(yīng)力來評價(jià)混凝土抗凍性。

6 基于“栓塞效應(yīng)”的架構(gòu)混凝土耐久性

作為高性能混凝土的關(guān)鍵技術(shù)之一，礦物微細(xì)粉已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于提高混凝土的耐久性。以“栓塞因子”定量表征不同礦物微細(xì)粉對混凝土耐久性的改善程度，即栓塞效應(yīng)的大小。通過采用粉煤灰、硅灰作為礦物微細(xì)粉改善混凝土的氯離子滲透性能的試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了栓塞因子這一新概念，為實(shí)現(xiàn)混凝土耐久性定量化設(shè)計(jì)提供了有效依據(jù)。

7 對架構(gòu)混凝土耐久性的建議

7.1 基于起裂荷載的混凝土凍融機(jī)理研究，主要是從宏觀的角度定量描述混凝土材料抵抗凍融破壞的能力，使混凝土抗凍性的研究簡單化。采用起裂荷載評價(jià)混凝土抗凍性時(shí)，需要建立起裂荷載與混凝土凍脹力的關(guān)系，即只要混凝土的起裂應(yīng)力大于凍融破壞時(shí)的凍脹力，混凝土就能夠抵抗凍融破壞。但目前對于混凝土凍脹力的研究還十分少，沒有建立混凝土凍脹力模型。因此，以后研究的重點(diǎn)是混凝土的凍脹力；本文主要分析了破壞荷載與水膠比、摻合料、水泥強(qiáng)度等的關(guān)系，沒有建立起裂荷載與破壞荷載的關(guān)系，以及起裂荷載與水膠比、摻合料、水泥強(qiáng)度等的關(guān)系；另一方面，有必要根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如起裂荷載、破壞荷載、臨界裂縫長度等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證起裂荷載模型。

7.2 根據(jù)架構(gòu)模型理論的研究，理想架漿比是2．83，混凝土配位數(shù)為12，而空隙率為26％；架漿比為0．14時(shí)，配位數(shù)為2～3，空隙率為87．3％。普通混凝土的粗集料配位數(shù)一般為4-6，而對于高性能混凝土為6-12。在本文分析混凝土抗凍性時(shí)，不考慮混凝土配位數(shù)，對于架構(gòu)混凝土來說，配位數(shù)是一個(gè)十分重要的參數(shù)；另一方面，混凝土架漿比相差不大，造成水泥砂漿的強(qiáng)度對混凝土抗凍性的影響比較明顯，而使混凝土實(shí)際抗凍性不符合架構(gòu)理論：架漿比越大，混凝土越密實(shí)，抗凍性越好。

參考文獻(xiàn)

[1]范磊，曾艷華，何川，程小虎．寒區(qū)硬巖隧道凍脹力的量值及分布規(guī)律[J]．中國鐵道科學(xué)，2007(01)：24-26

[2]GBJ82--85，普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法[S]

[3]趙鐵軍，劉淑梅．活性摻合料混凝土的研究[J]．青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1996(1)：25—28

[4]王立久，艾紅梅等．粉煤灰膠凝系數(shù)研究[J]．大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，42(6)：724-727