混凝土凍融循環(huán)破壞（讀書報(bào)告）匯報(bào)：費(fèi)彩會(huì)導(dǎo)師：何世欽凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!1凍融破壞的定義混凝土在飽水狀態(tài)下因凍融循環(huán)產(chǎn)生的破壞作用稱為凍融破壞，混凝土的抗凍耐久性是指飽水混凝土抵抗凍融循環(huán)作用的性能?；炷撂幱陲査疇顟B(tài)和凍融循環(huán)交替作用是發(fā)生混凝土凍融破壞的必要條件。混凝土凍融循環(huán)產(chǎn)生的破壞作用主要有凍脹開裂和表面剝蝕兩個(gè)方面。水在混凝土毛細(xì)孔中結(jié)冰造成的凍脹開裂使混凝土的彈性模量、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能嚴(yán)重下降，危及結(jié)構(gòu)物的安全性。一般認(rèn)為混凝土的凍融破壞是一個(gè)物理作用過程。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!圖1凍融循環(huán)引起的混凝土結(jié)構(gòu)劣化凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!圖2海洋環(huán)境下混凝土柱由于混凝土質(zhì)量的差異而導(dǎo)致的不同劣化現(xiàn)象凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!3、凍融破壞的機(jī)理

一般認(rèn)為,凍融破壞主要是因?yàn)樵谀骋粌鼋Y(jié)溫度下,水結(jié)冰產(chǎn)生體積膨脹,引起各種壓力,當(dāng)壓力超過混凝土能承受的應(yīng)力時(shí),混凝土內(nèi)部孔隙及微裂縫逐漸增大,擴(kuò)展并互相連通,強(qiáng)度逐漸降低,造成混凝土破壞。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!3.2膨脹壓理論認(rèn)為：

在一定負(fù)溫下混凝土中的毛細(xì)孔水發(fā)生物態(tài)變化,由水變成冰,體積膨脹約9%,因受毛細(xì)孔壁約束形成膨脹壓力,從而在孔周圍的微觀結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力。這種在負(fù)溫下因水體積膨脹而產(chǎn)生膨脹壓力從而導(dǎo)致的破壞,主要取決于混凝土中水的存在形式及其內(nèi)部微觀孔隙結(jié)構(gòu)和外界正負(fù)溫度變化等因素。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!3.3滲透壓理論認(rèn)為

滲透壓力是由孔內(nèi)冰與未凍水兩相的自由能之差引起的。在一定的溫度下,由于冰的自由能小于液態(tài)水的自由能。在凍結(jié)時(shí),凝膠孔中的水流向毛細(xì)孔,當(dāng)水到達(dá)毛細(xì)孔時(shí),產(chǎn)生凍結(jié),冰的體積增加。當(dāng)毛細(xì)孔水結(jié)成冰時(shí),凝膠孔中過冷水在混凝土微觀結(jié)構(gòu)中遷移和重分布從而引起滲透壓。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!3.4影響混凝土凍融破壞的因素內(nèi)部因素集料、水泥、外加劑、水灰比、含氣量外部因素凍融溫度、凍融速率、外加荷載施工因素配合比、養(yǎng)護(hù)條件凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!不同水灰比下混凝土中冰及水體積的膨脹量水灰比結(jié)冰量與混凝土體積膨脹量（%）水的膨脹與混凝土的體積（%）0.413.80.350.494.90.450.728.10.75凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!4.2英國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的凍融試驗(yàn)方法規(guī)定試件尺寸為75mm×75mm×2250mm~3050mm試件在-15℃溫度下凍16~17h,在20℃的水中養(yǎng)護(hù)72h。試件經(jīng)50次凍融循環(huán)后計(jì)算相對(duì)長(zhǎng)度變化率。即：?L=(L50-L0）/L0式中：L50為經(jīng)歷50次凍融循環(huán)后試件的長(zhǎng)度：L0為試件原始長(zhǎng)度。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!5混凝土凍融破壞的防治設(shè)計(jì)方面材料選擇及配合比方面施工方面在易出現(xiàn)裂縫的地方加大配筋，對(duì)于混凝土構(gòu)筑物，要有防水、排水措施。摻入少量減水劑、早強(qiáng)劑、防凍劑、引氣劑、限制水灰比、選擇抗凍性好的硅酸鹽水泥?？刂坪锰涠?、振搗過程不要太長(zhǎng)、加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!2、凍融破壞研究的意義我國地域遼闊,有相當(dāng)大的地區(qū)處于嚴(yán)寒地帶,不少水工建筑物出現(xiàn)了凍融破壞現(xiàn)象。寒冷地區(qū)的水工、港工、道路和橋梁等工程中的混凝土結(jié)構(gòu)物或構(gòu)筑物在凍融循環(huán)作用下的凍融破壞是運(yùn)行過程中的主要病害，世界各國每年都要花費(fèi)巨額費(fèi)用維修被腐蝕的混凝土結(jié)構(gòu)。因此對(duì)混凝土凍融循環(huán)的研究就很有必要。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!3.1目前提出的混凝土凍融破壞理論Diagram膨脹壓理論滲透壓理論水的離析層理論孔結(jié)構(gòu)理論充水系數(shù)理論臨界飽水值理論目前認(rèn)可度較高的是美國學(xué)者提出的膨脹壓理論和滲透壓理論。破壞理論凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!硬化初期混凝土中水的存在形式結(jié)晶水吸附水毛細(xì)孔水游離水不可能結(jié)冰自然條件下不可能結(jié)冰（低于-78℃結(jié)冰）存在于毛細(xì)孔中,這部分水是可結(jié)冰的,且毛細(xì)孔中水蒸氣的冰點(diǎn)隨毛細(xì)孔半徑的減小而下降存在于各種固體顆粒間,是可結(jié)冰的。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!膨脹壓理論與滲透壓理論的異同點(diǎn)相同點(diǎn)都認(rèn)為是內(nèi)部壓力造成混凝土破壞，即水轉(zhuǎn)變?yōu)楸捏w積膨脹造成的水膨脹壓力和冰水蒸汽壓差別造成的滲透壓力。不同點(diǎn)若凍融循環(huán)時(shí)間非常緩慢，用滲透壓理論分析可能比較合適;若凍結(jié)很快,用膨脹壓力理論分析可能比較適合。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!混凝土的密實(shí)度越大，抗凍性越好?；炷翉?qiáng)度越高，

抗凍性越好。混凝土的開口空隙越多，抗凍性越差。水灰比越大，開口空隙越大，抗凍性越差。混凝土的飽水程度達(dá)到吸水飽和狀態(tài)，容易發(fā)生凍融破壞。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!4國內(nèi)外混凝土抗凍性能試驗(yàn)方法4.1美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗凍性能試驗(yàn)方法稱為混凝土快速凍融試驗(yàn)方法，包括：快速冰凍水融法和快速氣凍水融法。兩種方法規(guī)定凍融循環(huán)溫度為-17.8℃—4.4℃，每個(gè)試件應(yīng)連續(xù)進(jìn)行300次凍融循環(huán)，或進(jìn)行到室內(nèi)的相對(duì)動(dòng)彈模量降到初始值的60%為止。該實(shí)驗(yàn)用DF表示耐久性系數(shù)，即：

DF=P×N/M式中P為N次凍融循環(huán)后的相對(duì)動(dòng)彈性模量：N為規(guī)定的最小值而停止實(shí)驗(yàn)時(shí)的循環(huán)次數(shù)：M為規(guī)定的經(jīng)受凍融循環(huán)的次數(shù)。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!4.3我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗凍性試驗(yàn)方法用28天齡期的試件進(jìn)行慢凍法，試件為立方體（150mm×150mm×150mm）,到達(dá)試驗(yàn)齡期的前四天，將凍融試件放在20℃的水中浸泡，水深應(yīng)沒過試件頂面2cm以上。在溫度-17℃至-20℃下凍結(jié)4h，然后在20℃的水中溶解4h，至此為一次凍融循環(huán)，需8h。每次凍融循環(huán)后測(cè)定其重量和抗壓強(qiáng)度，同時(shí)達(dá)到重量損失5%和強(qiáng)度損失25%的最大凍融循環(huán)次數(shù)，即為混凝土的抗凍標(biāo)號(hào)，例如D300。凍融循環(huán)破壞研究進(jìn)展共19頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!6感悟