行业 | 关于防冻混凝土与抗冻混凝土的讨论(2)

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抗冻混凝土

抗冻混凝土是指结构设计要求混凝土具有长期抵抗冻融循环的耐久性能，即满足结构设计规定的抗冻级别。
当抗冻混凝土在冬期环境下浇筑时，还必须采取冬期施工的技术措施。抗冻混凝土无论在什么季节施工，都必须掺引气剂来达到结构设计的抗冻级别要求，提高混凝土含气量（4%～6%）是提高混凝土抗冻性能有效的技术措施。应用抗冻混凝土的工程主要有：水工、港口、桥梁及公路等。
（1）抗冻等级和抗冻标号
根据GB/T50082-2009标准，混凝土抗冻性能按试验方法不同，分抗冻等级和抗冻标号。抗冻等级用符号F表示，而抗冻标号是用符号D表示，两种方法均采用龄期28d的试件在吸水饱和后，检测其承受反复冻融循环下的性能变化。抗冻等级是以试件相对动弹性模量下降至不低于60％或者质量损失率不超过5％时的大冻融循环次数来确定；抗冻标号是以抗压强度损失率不超过25％或者质量损失率不超过5％时的大冻融循环次数来确定。常用的混凝土抗冻等级有：F50、F100、F150、F200、F250、F300等，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为50、100、150、200、250和300次。
（2）影响混凝土抗冻性的因素
影响混凝土抗冻性的主要因素是平均气泡间距、水胶比、含气量、骨料和胶凝材料等。
①平均气泡间距
平均气泡间距是影响混凝土抗冻性主要的因素，平均气泡间距越大，则冻融过程中毛细孔中的静水压力和渗透压力越大，混凝土的抗冻性越低；一般平均气泡间隔系数在500μm以下可获得高抗冻混凝土。
②水胶比
水胶比越大，混凝土中可冻水的含量越多，混凝土的结冰速度越快；气泡结构越差，平均气泡间距越大；混凝土强度越低，抵抗冻融的能力越差。水胶比在0.45～0.85范围内变化时，不掺引气剂的混凝土抗冻性变化不大，只有水胶比小于0.45以后，抗冻性才随水胶比的降低而明显提高；水胶比小于0.35的混凝土，即使不掺引气剂，也有较高的抗冻性。
③含气量
在一定范围内，含气量越多，混凝土的抗冻性越好。但含气量超过一定范围时，混凝土的抗冻性反而降低，原因是含气量增加在降低平均气泡间距的同时，降低了混凝土强度（混凝土含气量每增加1%抗压强度下降3%～5%）。一般当所用的天然骨料的大粒径为10～40mm时，使新浇混凝土中的含气量达到4%～7%，可获得足够的抗冻性。
④混凝土强度
当静水压力和渗透压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土即产生冻融破坏。因此作为表征抵抗冻融破坏能力的混凝土强度对混凝土抗冻性也有影响。当含气量或平均气泡间距相同时，强度高的混凝土抗冻性高于强度低的混凝土。但相对而言，强度对混凝土抗冻性的影响程度远没有气泡结构大。
⑤骨料
当骨料吸水饱和，受冻后在骨料孔隙和骨料-水泥浆界面产生静力压力，超过骨料或界面强度时就产生冻害。因此，影响骨料抗冻性的主要因素是骨料吸水率和骨料尺寸。用吸水率大的骨料（如轻骨料）配制抗冻混凝土更依赖引气剂的掺入；骨料尺寸越大，受冻后越容易破坏，但细骨料对混凝土的抗冻性影响不大。此外，骨料的坚固性、风化程度、粘土含量、杂质含量等对混凝土抗冻性也有影响。
⑥水泥品种和用量
水泥中随混合材掺入量的增加，混凝土的抗冻性降低，因此抗冻混凝土用硅酸盐水泥配制要优于用其它品种的水泥。对于非引气混凝土，水泥品种和用量对混凝土抗冻性有一定的影响，而对于引气混凝土，这种影响不大。
⑦混合材
粉煤灰掺量在一定范围内，且强度和含气量相同的条件下，掺与不掺粉煤灰的混凝土抗冻性基本相同。但当粉煤灰掺量超过一定范围时，会降低混凝土的抗冻性。硅粉掺量不超过10%时，混凝土的抗冻性有所提高，超过15%时抗冻性则会明显降低。
⑧养护
混凝土浇筑后的早期养护对混凝土结构实体强度有明显的影响。笔者用C30泵送混凝土，成型150mm的立方体试件进行试验，从试验结果来看，浇水养护14d的试件抗压强度平均比不浇水养护的试件高4.4MPa，28d碳化厚度少1.5～2.0mm；不浇水试件对回弹推定强度的影响更大。充分说明养护方法对混凝土的抗冻性也有一定的影响。因此，混凝土浇筑后应及时采取有效的保湿养护措施，既增强又防裂，提高混凝土的耐久性。

来源：《商品混凝土》，作者：杨绍林，如涉及作品内容、版权和其它问题，请及时联系，我们将尽快处理。