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四川成都混凝土冻融破坏

四川成都混凝土冻融破坏

混凝土拌和水中凝固硬化后遗存的游离水和周围环境中通过孔隙渗透进人的水,都存留在混凝土内部的各种孔隙中。当混凝土孔隙含水率超过某一临界值(约91.7%)时,如遇周围温度降低,部分孔隙中的水受冻结冰,体积膨胀9%,迫使未结冰的孔溶液从结冰区向外迁移,因而产生静水压力。静水压力超过混凝土的细观强度时,混凝土孔壁结构破坏,混凝土内部开裂并逐步向外延伸。周围环境温度的周期性降低和升高,使混凝土内部的水冻成冰,冰融成水,反复循环。每次循环使混凝土内部结构的损伤不断累积,裂缝和内部孔隙继续扩展延伸并相互贯通,使混凝土表层逐渐向深层发展,促使混凝土强度下降,有效面积减小,最终导致混凝土破坏。冻融破坏是寒冷地区影响混凝土结构耐久性的重要因素之一,一般发生于经常与水接触的混凝土结构物中,如水位变化区的海工、水工混凝土结构物、水池、发电站冷却塔以及与水接触部位的道路桥梁工程、建筑物勒脚、阳台等。

混凝土切割

在寒冷地区,城市道路、立交桥或露天车库往往使用除冰盐融化冰雪,也会加速混凝土冻融破坏。除冰盐作用下混凝土表面冰雪融化时,混凝土表层温度显著下降引起的收缩受到深层混凝土的约束,使混凝土外层开裂。此外,由于除冰盐浓度随混凝土深度增加而降低,对水的融点影响不同,可能出现各层混凝土在不同时间内冻结现象,导致混凝土分层剥落。硬化混凝土中的孔隙有凝胶孔、毛细孔、空气泡等。各种孔隙之间的孔径差异很大,凝胶孔的孔径在15~100A;毛细孔孔径一般在0.01~10um之间,而且往往互相连通;空气泡是混凝土搅拌与振捣时自然吸人或掺加引气剂人为引入的,且一般呈封闭的球状。混凝土在水中时,毛细孔处于饱和状态,而空气泡内壁虽也吸附水分,但在常压下很难达到饱和。此外,由于孔隙表面张力的作用,不同孔径的孔内水的饱和蒸汽压和冰点不同,孔径越小,孔内水的饱和蒸汽压越小,冰点越低。当环境温度降低到一1℃~-1.9℃时,混凝土孔隙中的水由大孔开始结冰,逐渐扩展到较细的孔。一般认为温度在一12℃时,毛细孔都能结冰,而凝胶孔中的水分子物理吸附于水化水泥浆固体表面,在一78℃以上不会结冰。因此,凝胶孔水实际上是不可能结冰的,对混凝土抗冻性有害的孔隙只是毛细孔。

混凝土拌和时掺入引气剂后,硬化后混凝土浆体内分布有不与毛细孔连通的,相互独立且封闭的空气泡,空气泡直径达25~500um,且不易吸水饱和。空气泡的存在使受压迫的孔隙水可就近排入其中,提供了孔隙水的“卸压空间”,减少了静水压力,从而使混凝土的抗冻性大大提高,这就是引气混凝土抗冻性远好于普通混凝土的原因。

饱水混凝土抵抗冻融循环作用的性能称为混凝土的抗冻耐久性(简称抗冻性),用抗冻标号作为定量指标。《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T50082-2009)规定用28天龄期的标准试件进行慢冻法,在每次冻融循环后测定其重量和抗压强度,质量损失达到5%或强度损失达到25%的最大冻融循环次数即为混凝土的抗冻标号,如D25,…,D300。

为使受冻融作用的混凝土结构满足设计使用年限要求,混凝土抗冻标号可用式(12-6)确定:

D=细m。(12-6)n.

式中D——混凝土抗冻标号;tim——设计使用年限;n、—一室内一次冻融循环相当于天然冻融的次数;m.——结构一年内可能遭受的天然冻融循环次数,北方沿海海工混凝土结构,经调查m。可定为50次。

为保证混凝土抗冻性能,我国技术规范根据气候条件规定混凝土抗冻标号的同时,给出了水灰比最大允许值(表12-1)。


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