徐維柜

【摘要】對于混凝土的抗凍性能試驗每個國家的試驗標(biāo)準(zhǔn)都有一定的差異，但是如果混凝土所在地段的氣溫溫差變化顯著，則會出現(xiàn)反復(fù)的凍融現(xiàn)象，這種反復(fù)凍融會造成破壞的累積，使混凝土結(jié)構(gòu)擴張，最后表面脫落直到完全破壞。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；混凝土；抗凍性能；測試方法；初探

從微觀角度來講，混凝土表面分布了大量的小孔，含有一定水分的混凝土經(jīng)過反復(fù)的凍結(jié)和融化之后其內(nèi)部的大量小孔不斷地收縮膨脹會摧毀混凝土的表面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使得其承重性能出現(xiàn)巨大的破壞，所以，加強對于水利工程建筑所利用的混凝土的抗凍性能的測試，并針對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固是現(xiàn)在保證水工建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效措施，接下來我們先由混凝土的凍融破壞機理來研究，并分析其抗凍性能測試方法的科學(xué)性。

1、水工建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的凍融破壞機理

混凝土結(jié)構(gòu)的研究不僅涉及到了材料科學(xué)、還涉及到理論力學(xué)、材料力學(xué)、化學(xué)等一系列相關(guān)的學(xué)科，因此，研究混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)專家也從不同的角度對混凝土總結(jié)出很多不同的理論，接下來我們分析幾種常見的理論。

第一種理論是滲透壓理論，即含有離子和冰的溶液與含有還沒有凍結(jié)的水的小孔之間會存在一定的滲透壓，這是因為凝膠孔和毛細(xì)孔之間產(chǎn)生的濃度差會迫使凝膠孔中的水分像毛細(xì)孔中擴散，在這個過程中兩個不同小空間之間的薄壁承受的壓力就會增加，從宏觀角度來講，這種薄壁承受壓力破壞的現(xiàn)象會導(dǎo)致整個混凝土表面出現(xiàn)一定的潰爛現(xiàn)象。

第二種理論為靜水壓理論，該理論指出混凝土表面的水會在其表面形成一定厚度的冰層，這層冰膜會把混凝土和外界環(huán)境隔離開來，而結(jié)冰的過程又是一個物理膨脹的過程，膨脹產(chǎn)生的壓力會使得水分子朝著混凝土內(nèi)部飽和度比較小的區(qū)域進(jìn)行，微觀狀態(tài)下的混凝土內(nèi)部的滲透作用會形成一定的水壓梯度，這種水壓梯度積累到一定程度就會強烈擠壓混凝土內(nèi)壁。之后混凝土內(nèi)部會的溫度進(jìn)一步降低，混凝土內(nèi)部的水分飽和度會繼續(xù)增大，隨之而來的是內(nèi)部氣孔之間距離的增大，造成水壓繼續(xù)上升，當(dāng)水壓超過了混凝土的抗拉強度極限時，內(nèi)部孔壁就會破碎，使混凝土結(jié)構(gòu)受到損害，如果混凝土所在地段的氣溫溫差變化顯著，則會出現(xiàn)反復(fù)的凍融現(xiàn)象，這種反復(fù)凍融會造成破壞的累積，使混凝土結(jié)構(gòu)擴張，最后表面脫落直到完全破壞。

第三種理論為微冰晶透鏡模型理論，這種理論主要強調(diào)的是混凝土內(nèi)部水分的凍結(jié)和融化是飽和狀態(tài)下發(fā)生的過程，混凝土只有達(dá)到了飽和的程度，其內(nèi)部才有可能發(fā)生破壞，水分凍結(jié)過程中的冷縮過程和融化的過程中產(chǎn)生的濕脹反應(yīng)是導(dǎo)致飽和狀態(tài)發(fā)生的原因。水分在凍結(jié)過程中的冷縮使其向微冰晶透鏡方面發(fā)生了不可逆的遷移，同時，水分在融化的時候冰轉(zhuǎn)化成水的過程幾乎不能進(jìn)行，因此，外部的水分會以比原來更快的速度進(jìn)入混凝土內(nèi)部，形成一個惡性循環(huán)，在這種理論的狀態(tài)下，混凝土的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)就像一個泵，導(dǎo)致了飽和作用的發(fā)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同等溫度下的飽和作用，一旦臨界狀態(tài)下的飽和作用被達(dá)到，混凝土的破壞就會隨之發(fā)生。

以上就是人們在研究過程中較為普遍的三種關(guān)于混凝土凍融破壞機理的研究，除此之外，還有好多特殊地區(qū)如冰鹽侵蝕的研究理論等等，這些研究成果可以幫助人們更好的認(rèn)識混凝土破壞的原因，并從不同的角度制定出測試混凝土抗凍性能的方法，接下來我們介紹目前混凝土抗凍性能測試方面的相關(guān)內(nèi)容。

2、我國混凝土抗凍性能的試驗

對于混凝土的測試主要有兩大方面，即長期性和耐久性，測試標(biāo)準(zhǔn)分為快凍法和慢凍法，其中慢凍法又稱為“氣凍水融”評判標(biāo)準(zhǔn)為混凝土多次凍融試驗之后強度的損失率，混凝土相應(yīng)的抗凍標(biāo)號要滿足重量損失損失率不超過百分之五，強度損失率不超過百分之二十五的最大循環(huán)次數(shù)來表示，冷凍室內(nèi)的溫度應(yīng)該在-15度到-20度之間，與之對應(yīng)的使混凝土溶解的水槽溫度應(yīng)該在15度到20度之間，凍結(jié)的混凝土試件的時間應(yīng)該由其對應(yīng)的尺寸決定，對于100毫米*100毫米*100毫米以及150毫米*150毫米*150毫米的試件的凍結(jié)時間不能少于四個小時，200毫米*200毫米*200毫米的試件凍結(jié)時間不能少于六個小時。

快凍法的抗凍性能指標(biāo)則是耐久性系數(shù)和快速凍融的循環(huán)次數(shù)，快速凍融的循環(huán)次數(shù)應(yīng)該以滿足重量損失率不小于百分之五和相對動彈性量不小于百分之六十為標(biāo)準(zhǔn)，耐久性系數(shù)計算公式為：Kn=P*N/300.

其中Kn表示耐久性系數(shù)，N為快速凍融的循環(huán)次數(shù)，P為凍融之后對應(yīng)的彈性模量?？焖賰鋈谘h(huán)的時間必須在2到4個小時之內(nèi)完成，融化過程的時間不能小于整個過程的四分之一，凍結(jié)完成時試件溫度應(yīng)該在-15度到-19度，融化完成后試件中心溫度應(yīng)該在6度到8度，試件從6度到-15度的時間不能少于整個凍結(jié)時間的一半，試件內(nèi)部和外部的溫度差不能超過28度，凍結(jié)和融化的時間不能少于10分鐘，所有的快速凍融循環(huán)試驗都應(yīng)該嚴(yán)格按照這個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

以上是我國對于混凝土抗凍性能測試的試驗方法，對于混凝土的抗凍性能試驗每個國家的試驗標(biāo)準(zhǔn)都有一定的差異，就像美國的試驗方法在試驗溫度和試驗時間上都和中國有較大的差異，關(guān)于混凝土全面的抗凍性能的檢測還需要進(jìn)一步的科學(xué)理論作為支撐，相信隨著對混凝土破壞機理的深入研究，未來的抗凍試驗方法必將更加科學(xué)，助力我國的水工建筑的質(zhì)量提升。

結(jié)束語：

綜上所述，混凝土結(jié)構(gòu)的研究涉及到了很多的材料科學(xué)，另外對于混凝土的研究，必須具有長期性和耐久性，我國工作者必須對混凝土做全面的抗凍性能的檢測，保證施工質(zhì)量。

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