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高性能混凝土的冻害劣化机理

　　除了由于崩裂之外，高性能混凝土的冻害破坏，基本上都是由于冻融作用、硬化水泥石的组织结构发生膨胀而造成的。发生冻害的混凝土，在冻结时发生异常的膨胀；解冻后，有一部分膨胀仍残留下来。受冻温度越低，膨胀值越大。残留膨胀值是冻害劣化的指标，动弹性模量降低。抗拉强度降低。如图1、图2所示。

　　Powers的水压理论：冻害是由于混凝土孔缝中水的结冰，生成压力使水移动，水在移动过程中产生液体压力。T.C.Powers理论能说明以下几点：　　一、冻害是从温度低的表层开始，表层毛细管中的水分先冻结。
　　二、伴随着水分冻结而发生膨胀，挤压未冻结的水分，向未受冻的混凝土内部移动。　　三、向内部流动的水，通过微孔过程发生粘性阻力，形成水的压力梯度；这种水的移动压力如超过混凝土的抗拉强度，就产生混凝土的劣化。　　当混凝土的组织致密、透水性越低，冻结速度越快，冻结水量越多时，移动水的压力就越大。这个机理说明了由于引气，缓和了水流压力，有效地防止了冻害。而水压力的缓和与水的移动距离，与气泡间隔系数间的关系是十分重要的。　　伴随着冻结温度降低，劣化继续进行，但这个理论并不能说明即使是0℃以下也持续膨胀，但混凝土并没有劣化。为此，其后对该理论进行了修正。加入了：“毛细管中水分冻结之后，凝胶水向冰晶方向扩散”的内容；也就是说，必须注意到结冰形成时，一部分水泥石产生膨胀，而另一部分由于C—S—H凝胶失水，会产生收缩，要考虑到这两部分的又叠加作用。　　关于水分扩散移动的作用，从未冻结内部向冻结表层移动和扩散，是其重要的观点。　　1、临界饱和度。水结冰时压力显著增大。如混凝土内部具有一定含气量时，就可以避免结冰压力带来的损伤破坏。也就是说，冻害发生与否与混凝土的饱水程度有关。超过临界饱和度的混凝土就发生受冻破坏。　　2、水分冻结温度。通常水处于结冰阶段时，发生9％的体积膨胀。混凝土在0℃以下的温度时，随着温度降低，混凝土体积持续膨胀；劣化也随着温度的降低而严重。因为随着温度降低，比较小的孔径中的水结冰；温度越低，结冰的水量增大，影响也越大。在细毛细孔中的水分，结冰温度比水的相变温度低。混凝土中的水含有盐类时，冻结温度也随之降低。

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发布：2007-08-14 11:15 编辑：泛普软件 · xiaona [打印此页] [关闭]

高性能混凝土的冻害劣化机理

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