摘要：凍害可以引起混凝土早期結構破壞，使得混凝土強度降低，從而無法滿足設計及施工要求。本文對混凝土凍害模式進行了分析，并對防治措施進行了闡述。

　　關鍵詞：混凝土，凍害，模式，防治措施

　　在我國的新疆大部分地區(qū)，冬期較長，最長可達4一6個月。我國《建筑工程冬期施工規(guī)程》規(guī)范中規(guī)定:當?shù)囟嗄隁鉁刭Y料中，室外日平均氣溫續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃時，混凝土工程即進人冬期施工階段。而在新疆地區(qū)，進行冬期施工是不可避免的。因此混凝土在冬期施工發(fā)生凍害也是常見現(xiàn)象。

　　一、混凝土凍害概述

　　1、混凝土凍害

　　混凝土是由砂、石、水、水泥等材料組成的，這些材料具有一定的吸水性，又長期處在水的環(huán)境中，這些水分在負溫條件下，體積會發(fā)生膨脹，經(jīng)過多個凍脹，融化循環(huán)和應力的反復作用，最終導致混凝土的凍融破壞。混凝土（預制混凝土板），屬于剛性材料，具有較高的抗壓強度，但抗拉強度較低，適應拉伸變形或不均勻變形的能力較差。在凍脹力或熱應力的作用下，容易破壞。經(jīng)過國內外對混凝土冬季施工理論和方法的探索研究認為，混凝土受凍害損傷的情況如下：

　　（1）剝落脫皮是由于凍融引起的混凝土表面材料的損傷；

　　2）內部損傷是表面沒有可見效應而在混凝土內部產(chǎn)生的損害，它直接導致混凝土性質改變(如動彈性模量降低)。

　　而根據(jù)受凍階段的不同，可以將混凝土凍害分為如下三個階段:新拌混凝土受凍、混凝土的早期凍害、硬化后混凝土凍害。新拌混凝土受凍可以導致混凝土凍脹破壞。混凝土的早期凍害是指混凝土澆筑后，在養(yǎng)護硬化期間受凍。硬化后混凝土凍害將會導致整個混凝土的強度降低等后果。混凝土的凍害很大程度上取決于施工方法選擇、施工人員技術水平以及責任心的問題，從而使得混凝土的一系列物理力學性能降低，達不到設計要求，最終影響工程質量甚至發(fā)生嚴重事故。

　　2、冬期施工與混凝土凍害

　　混凝土渠道防滲是否產(chǎn)生凍脹破壞，其破壞程度如何，取決于基土凍結時水分遷移和凍脹作用。而這些作用又和當時當?shù)氐耐临|、土的含水量、負溫度及工程結構等因素有關。若采取措施消除或改善其中一個因素，就有可能防止混凝土的凍脹破壞。但是，混凝土渠道防滲多處于粘質土壤上，渠水易于補給基土，混凝土板體重量輕，抗凍脹能力弱，某些渠段無法避免自然和人為的不利條件，易于遭受凍害。由于混凝土凍害階段中的新拌混凝土受凍和混凝土的早期凍害大部分是發(fā)生在混凝土工程施工階段，所以冬期施工對于混凝土凍害的產(chǎn)生有著重要的影響。對于新疆的大部分地區(qū)，防治混凝土受凍害損傷在冬期施工中具有重大意義。當混凝土工程進入冬季施工時，只要采用適當?shù)氖┕し椒ǎ�避免新澆筑混凝土早期浸凍，使得外露的混凝土與外界氣溫保持較小溫差，就會大大減小混凝土凍害的可能性。

　　二、混凝土凍害的模式

　　新疆地區(qū)的某一建筑工程于10月末開始施工，現(xiàn)澆混凝土總量較大，采用礦渣硅酸鹽水泥，骨料為細沙與卵石，大量使用木模板。澆筑混凝土時，按冬期混凝土施工要求加入抗凍劑；但是澆筑完的混凝土未及時采取保護，所以在夜間溫度較低的情況下發(fā)生了凍害現(xiàn)象。拆模板后，混凝土構件表面有冰紋、顏色發(fā)白和不均勻等現(xiàn)象，而且與鋼筋幾乎沒有粘結力，混凝土內部多較大孔隙。實驗檢測的混凝土強度等級大大降低，均為達到設計要求。作者通過分析，總結出了混凝土凍害的以下模式，并做主義分析介紹。由于混凝土的強度與一定溫度、濕度的條件下，水與水泥的水化作用及游離水的蒸發(fā)。所以混凝土強度增長的速度與自身溫度關系很大。冬期溫度較低，強度增長必然緩慢。資料表明，當混凝土在4℃時，強度增長只有15℃的一半；而當混凝土溫度降到一1～1.5℃時，游離的水開始結冰，混凝土強度增長更慢；當混凝土溫度降到－4℃時，水化水開始結冰，水化作用停止，混凝土強度停止增長。

　　1、第一種受凍模式。混凝土在拌制的過程中，因為溫度很快的下降，或者在溫度很低的情況下進行混凝土澆注，混凝土中的水分在位來得及轉移的情況下被凍成冰，混凝土強度將不再增加，所以此種情況下，混凝土解凍后仍然達不到強度要求。

　　2、第二種受凍模式。如果新拌混凝土在初凝以后，在水化的膠凝期受凍。而這種受凍可使后期混凝土強度損失20%～40%。此種受凍模式凍結是凍結溫度較高，凍結緩慢，混凝土中的水分逐漸轉移。而混凝土強度損失的大小，取決于水分移動程度。

　　3、第三種凍害模式。混凝土澆注完成之后，強度并已經(jīng)達到設計的強度要求時，所產(chǎn)生的凍害，這種凍害的程度取決于混凝土本身的抗凍性能。

　　4、第四種凍害模式。此種凍害模式原則上是被允許的。水泥與水化合時產(chǎn)生的水化生成物的體積減小，可以與水結冰體積增大相補償。在這種情況下，混凝土的強度減少很少。

　　三、混凝土凍害的防治措施

　　對于混凝土的凍害，根本的解決方法是，在混凝土受凍結前使其具有足夠的強度，從而抵抗凍害引起的混凝土內部的凍結應力。使混凝土不受凍的這個強度稱為“臨界強度”，臨界強度約等于混凝土設計強度等級的30%。對于以上的混凝土凍害模式，作者提出了施工建議。

　　1、對于第一種受凍模式，可以在混凝土在拌制的過程中，通過采用抗凍外加劑，加速硬化，提早達到臨界強度，或降低水的冰點，使混凝土中的水在負溫環(huán)境下延遲凍結；或者可以對拌和材料進行加熱后在進行拌制。根據(jù)加熱所采取的能源不同，可分為蒸氣加熱、電熱、感應電熱、紅外加熱、空氣加熱；也可以改用高活性水泥，如高標號水泥，快硬水泥等。

　　2、對于第二種受凍模式，可以采用降低水灰比的措施以減少游離水，或使用低流動性混凝土或干硬性混凝土。這種方法能夠加速混凝土中的水分得轉移。使得混凝土強度損失的變小。

　　3、對于第三種凍害模式，可以在混凝土澆注完成之后，強度并已經(jīng)達到設計的強度要求時，對混凝土結構進行保溫或加熱，人為地造成對混凝土養(yǎng)護的溫濕條件。

　　4、對于第四種凍害模式，作者不再詳細介紹，因為此種凍害模式原則上是被允許的。所以在工程施工中嚴格把握混凝土配料的質量關以及按照冬期施工的措施，就會避免此種凍害的產(chǎn)生。

　　四、結語

　　混凝土的凍害已成為我國大部分地區(qū)冬期施工中較為突出的問題，因此解決好混凝土冬期施工主要問題是提高工程質量總體水平的關鍵所在。如何將這種危害降到最低，還有待于廣大設計及施工技術人員進一步探索與研究。

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