混凝土受冻害有三个重要条件,即湿度、水和混凝土内部结构的孔隙状况,这三个条件缺一不可。
1、温度是必要的条件
当温度降低到0℃以下时,促进水相转变而成冰,水结冰后体积膨胀达到9%,从而使混凝土内部结构遭到破坏。水主要取决于施工使用条件,施工时水灰比大,混凝土含水量增大,导致混凝土遭受冻害严重。
2、混凝土内部结构的孔隙状态
混凝土内部结构的孔隙状态决定于混凝土配合比设计及施工水平。设计和施工不当,会使混凝土内部的孔隙率增大,毛细孔直径较粗,自由水含量增多,导致混凝土的冻害程度严重。
混凝土是一种多孔性材料,它在硬化中和硬化后形成大小不同的孔隙及相互连通的毛细孔通道。这些孔隙和毛细通道充满水后,当温度降低时,对混凝土的冻害可归纳为以下几点:
当温度降低到0℃以下时,混凝土内部毛细孔中的自由水开始结冰,体积膨胀;
结构构件的结冰由表面开始,逐渐向内部发展,表面部位水冻结后,由于结冰而膨胀,将内部未冻结的部分水封闭并沿毛细孔通道压向内部;
随着冻结的发展,结冰体积越来越大,使内部未冻水压力越来越高,当内部增高到超过混凝土的抗拉强度时,就会把毛细孔胀破,产生微裂纹;水在一定压力下,流入发生裂纹的裂缝内,这时毛细孔内部的静水压降低,破坏有所缓和;
尔后,冻结再继续向深层发展,水压力又继续增大,达到一定程度时,则或裂纹继续扩展,后产生新的裂纹,裂纹不断发展增多,使混凝土内部发生破坏;
当混凝土内部残留有未充满水的气孔,或者由于施工时掺入了引气剂而在混凝土内部引入大量气孔时,则有压的未冻水的压力作用下,通过渗透或毛细微孔流入气孔内,使静水压力减小,从而减少了混凝土内部的裂纹,改善和提高了混凝土的抗冻害性能。
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