高寒高海拔地區混凝土抗凍性試驗論述

龔 鴿

（中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151）

由于我國土地廣闊，而且高寒高海拔地區所占地域頗多，所以混凝土在橋梁，隧道工程的建筑中難免會出現破壞的問題。其中在高寒高海拔等地區的影響最為明顯，混凝土建筑物被損害的程度更加夸張。

1 目前國內外對混凝土抗凍性研究的現狀

目前世界各個領域對混凝土抗凍性的研究試驗都頗感興趣，凸顯出了混凝土的抗凍性能目前存在的問題過多，需要逐一的解決。并且國內外的各種機構都對混凝土的性能開展了相關的學術研究，試圖提高混凝土的抗凍性能以及其它方面的性能。

1.1 目前國外研究的現狀

在二十世紀四十年代期間，早有國外的相關機構就針對混凝土抗凍方面的性能開展了研究試驗，總結出來的理論主要有靜水的壓力學說，其中在凍結的過程中，低溫可以通過混凝土建筑物的四面八方進行滲透，形成之后再封閉混凝土建筑物。隨著溫度的持續降低，會持續擴大冰凍的影響范圍，從而導致混凝土建筑物會產生過量的細紋，并逐步的遭受損壞。因此要對混凝土建筑物中孔間距系數進行優化，增強混凝土的抗凍性能。

在之后長期的研究實驗中又不斷有新的發現，水在水泥漿體的流動中是跟隨著冷凍源的移動而移動，于是滲透壓力論學說又隨之產生。由于負溫度狀態下的水是首先凍結的，從而增大了溶液的濃度，使得濃度差在毛細孔和凝膠孔內溶液兩者之間越增越大，在擴散的同時，滲透壓也隨之生成。所以一旦混凝土中的飽水總和突破臨界點時，混凝土的損壞程度也會隨之增高。并經過后期相關機構和相關學者不斷的研究試驗得到論證，即當混凝土建筑物處于長期的凍融循環周期時，混凝土的抗凍性能還受到了天氣變化以及凍融循環周期的影響。

1.2 國內的研究現狀

在國外對混凝土的抗凍性能進行研究試驗的同時，我國對混凝土的抗凍性能也開展了長期的研究試驗，并取得了一定的成效。

高抗滲的混凝土由華南理工大學試驗成功；混凝土中耐久性的應用試驗是由馮乃謙等進行的；同時哈爾濱工業大學的教授也針對混凝土在鹽漬溶液中的凍融循環等展開了研究試驗。還有許多機構和學者對混凝土抗凍高性能的關注度頗高，并且國家以及各省也針對混凝土高性能的研究試驗提供了資金上的幫助。全國建筑物鑒定與加固委員會被建立，有許多的學術討論會議在這里展開，并在之后國內陸續構建了全國鋼筋混凝土結構耐久性的設計規定以及中國土木工程學會混凝土與預應力混凝土學會，混凝土耐久性的相關委員會等，不難發現國家對混凝土抗凍等性能的重視程度。在國內一系列的課題研究下，將混凝土高寒高海拔形勢下的抗凍性能中的負溫力學性能、早期開裂、以及溫度變形和干縮變形等的規律進行了系統的歸納總結，同時將混凝土在不同負溫狀態下的凍融損壞機理提出了更為開拓的研究空間，進一步對其進行了精細的闡述，并針對如何有效提高混凝土中的抗凍性能提出了行之有效的解決渠道。

2 如何有效提高混凝土的抗凍性能

通過對混凝土凍融機理的分析研究，力求找尋出提高混凝土抗凍性能的最有效渠道。

2.1 淺析混凝土凍融的破壞機理

由于凍融而引發的混凝土表體材料受到的大小不一的開裂破損等現象以及在凍融后引發的混凝土建筑物內部的破壞造成的混凝土根本性質的變動導致動彈性的模量大幅度降低的現象，這兩種現象都是混凝土受到凍融破壞中的主要狀況。凝膠孔和毛細孔以及氣泡等是混凝土構件孔隙的主要組成，并且混凝土的抗凍性能并不能通過孔隙率來決定，在一定程度上依賴于孔隙分布狀態。假使負溫度狀態保持穩定，則在混凝土的構件中只有一部分水為可凍結，可凍結水在混凝土構件內產生的范圍是破壞程度的直觀表現。

另一方面，混凝土中孔隙率的孔分布是連續性的，水在這些分布區域中的凍結次序是逐一進行的，同一時間凍結的幾率非常低。水泥漿中最主要的溶液是鹽類稀溶液，在發生冰凍之后，會轉化為冰以及更高濃度的溶液，在負溫度的狀態發生不同變化時，其濃度也會隨之不斷變化。

此外，水分在水壓的壓力影響下，會發生一系列的凍結膨脹的變化，多余的水在水壓的作用力下將向外流推動，逐漸抵消水流產生的壓差。另外要充分運用引氣混凝土，能夠為混凝土的抗凍性能提供強有力的保障，并且要充分結合施工過程中的相關案例，盡量避免使用吸水率高的骨料的，使用較小粒徑的骨料，能夠提高混凝土的抗凍性能。

2.2 針對如何提高混凝土抗凍性能的有效策略

第一，適量的加入引氣劑和減水劑。減水劑的加入可以有效的提高混凝土的工作性能并對其組分不構成影響或改變，在這種狀態下，用水量進行適當的減少，能夠將水灰比減小。在對混凝土的工作性能和強度不構成影響的背景下，對水和水泥的使用量適當的減小，特別是高效減水劑的分散功能在水泥的顆粒中有很顯著的作用，能夠將混凝土的工作性能大幅的改善。

引氣劑的適量加入能夠將穩定性極高的小氣泡引入到混凝土中，能夠有效的阻隔毛細孔和孔隙的連續性，將混凝土中的毛細孔通道有力的隔斷。同時還可以對裂縫的擴大進行有效的控制，引氣劑還具備一定程度的減水功能，能夠將混凝土構件中比較大的毛細孔通道進行合理的減少。所以引氣劑的適當加入可以有效的將混凝土的密實程度和抗滲透性能進行鞏固，并且引氣劑中的小氣泡能夠在冰產生膨脹時進行壓力緩解，并將滲透壓力也一并的緩解，進一步提升混凝土的抗凍性。

第二，要對水灰比進行有效的控制。在混凝土的密實程度中水灰比是關鍵要素，水灰比減小則會更進一步提升混凝土的抗凍性。在現階段的有力措施是將減水劑進行適量的加入，尤其是高效減水劑的應用。通過施工經驗和有力數據分析，高效減水劑的適量加入大大提升了混凝土的抗凍性能。

第三，要提前摻入防凍劑有效保護混凝土。在高寒高海拔地區有特定的一套混凝土加熱熱養護方法，其中有電熱法、蒸汽養護法和熱拌混凝土的蓄熱養護方法等。與此同時在早期階段適量的摻入防凍劑進行，能夠使得混凝土在負溫度的狀態下獲得有效的保護，并將抗凍性能大大提高。

第四，選用優質堅實的的集料。集料對混凝上抗凍性影響主要是集料吸水率的影響及集料本身抗凍性的影響，因此吸水率小，抗凍性強的集料是拌制混凝土的首選材料。混凝土凍結破壞的程度和范圍取決于石料的密度，密度越大，孔隙越少，同時集料粒徑越大，比表面積越小，界面受凍破壞的可能性就越大，為了保證混凝土抗凍性，可以考慮改變混凝土的結構，建議應用粒徑較小的碎石混凝土，提高混凝土的抗凍性能。

3 總結

本篇文章通過對大量的施工經驗和相關數據的分析，綜合出小部分提高混凝土抗凍性的有效策略，相信在技術水平的不斷完善下，能夠推動我國建設事業的進步發展。

[1]曹永康.解讀"混凝土抗凍性的定量化設計"一文[J].混凝土與水泥制品,2011,(7):1-3.

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[3]魏勝國.提高混凝土抗凍性實施方法探討[J].城市建設理論研究（電子版）,2013,(27).