冬期混凝土凍害機(jī)理分析.doc

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冬期混凝土凍害機(jī)理分析 一、混凝土冬期施工的界定 按照國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》﹙GB50204---92﹚第七章規(guī)定，根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁鉁刭Y料，室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5C時(shí)，混凝土工程施工即應(yīng)進(jìn)入冬期施工。 我國屬于大陸性季風(fēng)型氣候，特點(diǎn)是經(jīng)常受西伯利亞寒流影響，氣溫變化較大且頻繁。但根據(jù)氣象部門對(duì)我國氣候特點(diǎn)研究認(rèn)為，在秋冬氣溫變化季節(jié)，當(dāng)氣溫連續(xù)降到日平均氣溫低于5C，并連續(xù)5d尚未高出5C時(shí)，則以后氣溫再回升的可能性較少。這時(shí)取連續(xù)5d氣溫穩(wěn)定低于5C的第一天即為冬期施工的初始日。同樣，當(dāng)氣溫回升時(shí)，取連續(xù)5d穩(wěn)定高于5C的末日，即為冬期施工的終止日。 因此，混凝土的冬期施工期限可定為：根據(jù)歷史的氣象資料確定，在秋冬季節(jié)，當(dāng)氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5C的初始日至翌年的春季氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定高于5C的終止日即為混凝土冬期施工的具體日期。但也應(yīng)注意，在上述期限以外，有時(shí)由于寒流襲來，氣溫可能暫時(shí)突然降到0C以下，但寒流過后又出現(xiàn)太陽天氣，氣溫又回升，因而在這個(gè)突然降溫期也應(yīng)注意防止混凝土遭到凍害?；炷凉こ痰亩谑┕ず统厥┕げ煌捎谧匀粴鉁匾呀档偷?C以下，從整個(gè)施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，都要采取相應(yīng)的保溫防凍、防風(fēng)、防失水等措施。盡量給混凝土創(chuàng)造正溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境，使混凝土能不段凝結(jié)、硬化、增長強(qiáng)度，以避免和減少混凝土遭受凍害。 二.混凝土凍害的分類 在冬期混凝土工程施工過程中，混凝土受凍按不同階段可分為以下三種類型。 （一）混凝土受凍 新鮮混凝土受凍指新澆筑的混凝土在終凝前遭到凍結(jié)，其主要原因是氣溫與混凝土溫度很低，加之施工措施欠妥。這種受凍一般說來不會(huì)使混凝土產(chǎn)生惡化，只要化凍后在終凝前立即振搗密實(shí)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，不要使混凝土重新受凍，混凝土的性能即不會(huì)受到損害。這種情況一般在薄壁結(jié)構(gòu)、薄板、道路面層施工中能遇到。 （二）混凝土早期受凍（亦稱混凝土早期凍害或早齡期受凍） 混凝土早期受凍是指混凝土澆筑后，在養(yǎng)護(hù)硬化期間受凍，它能損害混凝土的一系列性能。這在混凝土冬期施工中經(jīng)常遇到并且是非常值得注意的問題。這種凍害主要是由于施工方法選擇不當(dāng)、施工人員技術(shù)水平不高或不負(fù)責(zé)任而造成的。它可使混凝土的一系列物理、力學(xué)性能降低，從而使其達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，影響工程應(yīng)用，降低耐久性，甚至造成返工。 評(píng)定混凝土早期凍害的主要指標(biāo)是抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、混凝土與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度。試驗(yàn)方法是采用各種凍結(jié)溫度使不同齡期硬化中的混凝土經(jīng)一次或多次凍融后，按照《普通混凝土的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》進(jìn)行。它綜合反映混凝土原料、配合比、養(yǎng)護(hù)條件等水平。 評(píng)定混凝土早期凍害的重要指標(biāo)之一是早期允許受凍臨界強(qiáng)度值。 （三）混凝土的凍害（亦稱混凝土的抗凍耐久性） 混凝土的凍害是指已硬化了的混凝土在工程結(jié)構(gòu)使用期間受寒暑自然氣溫的影響，并長年累月遭受自然氣溫凍害凍融作用，而導(dǎo)致各項(xiàng)性能逐漸降低。 評(píng)定混凝土凍害的主要指標(biāo)是抗壓強(qiáng)度或動(dòng)彈性模量損失值。取標(biāo)準(zhǔn)條件下硬化了28d的混凝土試件，按混凝土抗凍耐久性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，經(jīng)多次凍融后測(cè)定抗壓強(qiáng)度或動(dòng)彈性模量損失值，作為評(píng)定指標(biāo)。它反映材料及配合比水平，用于考核結(jié)構(gòu)耐久性和使用年限，是為設(shè)計(jì)服務(wù)的。三、混凝土凍害的機(jī)理分析 混凝土受凍害有三個(gè)重要條件，即濕度、水和混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙狀況，這三個(gè)條件缺一不可。 （1）溫度是必要的條件。當(dāng)溫度降低到0C以下時(shí)，促進(jìn)水相轉(zhuǎn)變而成冰，水結(jié)冰后體積膨脹達(dá)到9%，從而使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。 （2）水主要取決于施工使用條件。施工時(shí)水灰比大，混凝土含水量增大，導(dǎo)致混凝土遭受凍害嚴(yán)重。 （3）混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙狀態(tài)決定于混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工水平。設(shè)計(jì)和施工不當(dāng)，會(huì)使混凝土內(nèi)部的孔隙率增大，毛細(xì)孔直徑較粗，自由水含量增多，導(dǎo)致混凝土的凍害程度嚴(yán)重。 混凝土是一種多孔性材料，它在硬化中和硬化后形成大小不同的孔隙及相互連通的毛細(xì)孔通道。這些孔隙和毛細(xì)通道充滿水后，當(dāng)溫度降低時(shí)，對(duì)混凝土的凍害可歸納為以下幾點(diǎn)： 1）當(dāng)溫度降低到0C以下時(shí)，混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔中的自由水開始結(jié)冰，體積膨脹。 2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)冰由表面開始，逐漸向內(nèi)部發(fā)展。表面部位水凍結(jié)后，由于結(jié)冰而膨脹，將內(nèi)部未凍結(jié)的部分水封閉并沿毛細(xì)孔通道壓向內(nèi)部。 3）隨著凍結(jié)的發(fā)展，結(jié)冰體積越來越大，使內(nèi)部未凍水壓力越來越高，當(dāng)內(nèi)部增高到超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)把毛細(xì)孔脹破，產(chǎn)生微裂紋。 4）水在一定壓力下，流入發(fā)生裂紋的裂縫內(nèi)，這時(shí)毛細(xì)孔內(nèi)部的靜水壓降低，破壞有所緩和。爾后，凍結(jié)再繼續(xù)向深層發(fā)展，水壓力又繼續(xù)增大，達(dá)到一定程度時(shí)，則或裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，后產(chǎn)生新的裂紋。裂紋不斷發(fā)展增多，使混凝土內(nèi)部發(fā)生破壞。 5）當(dāng)混凝土內(nèi)部殘留有未充滿水的氣孔，或者由于施工時(shí)摻入了引氣劑而在混凝土內(nèi)部引入大量氣孔時(shí)，則有壓的未凍水的壓力作用下，通過滲透或毛細(xì)微孔流入氣孔內(nèi)，使靜水壓力減小，從而減少了混凝土內(nèi)部的裂紋，改善和提高了混凝土的抗凍害性能。 上述混凝土的凍害機(jī)理適用于已硬化了的混凝土，亦適用于硬化中的初齡期混凝土的早期凍害。因?yàn)閷?duì)于初齡期的混凝土來說，混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)已基本形成，但并不十分堅(jiān)固，所以在冬期施工中，對(duì)混凝土的早期受凍要十分重視。避免和減少混凝土的凍害，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，提高工程施工質(zhì)量。 第 4 頁 共 4 頁