冰冻对材料的破坏作用-建筑材料第7版

冰冻对材料的破坏作用与材料组织结构及其含水状况有关。水结冰时体积增大9%，其破坏作用可概括为冰胀压力作用、水压力作用及显微析冰作用三种。

（1）冰胀压力作用。

孔隙中水的冰点随孔径减小而降低，故极细孔隙中的水在一般情况下不会结冰。粗大气孔，水易进易出，不易充满其中。水结冰时的破坏作用，主要发生在充满了水的较粗孔隙内和毛细孔隙内。当材料孔隙中充满水并快速冰结时，在孔隙内将产生很大的冰胀压力，使毛细管壁受到拉应力，导致材料破坏。冰胀压力的大小及破坏作用程度，取决于材料孔隙的水饱和程度及材料的抗变形能力。如果材料很脆、强度较低，内部孔隙基本上为充满水的毛细孔隙或较粗孔隙，则当冰冻时降温较快且受冻温度也较低时，仅有一次或极少几次的冻融即可导致材料破坏。强度较低的灰砂砖被冰冻破坏即是如此。

（2）水压力作用。

大多数岩石、混凝土及砂浆等材料内部含有各种类型的孔隙，其充水程度也不尽相同。当其受冻降温时，不同直径的孔隙内的水逐渐结冰，并伴随着体积增加，在某些孔隙内已结冰的水发生体积膨胀，迫使尚未结冰的多余水移向附近气泡或试件边缘。在这一过程中产生水压力，使孔壁受到拉应力，造成材料体积膨胀。当冰融化时，材料体积收缩，但会留下部分残余变形。经多次冻融后，材料将会遭到破坏。

水压力作用的大小取决于多余水量排向气孔或边缘的难易程度及降温速率。气孔间隔小，材料透水性好，结冰速率低时，水压力很快被消纳，残余膨胀小 （或无），材料是耐冻的；反之，则破坏严重。(www.xing528.com)

（3）显微析冰作用。

材料孔隙中的水一般为盐类的稀溶液，一旦结冰，则析出纯冰并使溶液浓度提高。此时，若相邻较细孔中尚未结冰并仍存在着原浓度的溶液，则产生了浓度差，水则向已结冰区域迁移并迅速结冰。同时，对纯水而言，当温度下降时其表面张力增大，水也会向孔径较大的孔隙转移，并使已结的冰晶增大，称为析冰现象。

当材料中所含孔隙较少并已充满水时，析冰作用使水向较粗一级的孔隙内迁移，使较粗毛细孔隙内水分增多、冰晶增大，致使冰胀压力和水压力作用更为严重，此时析冰现象使冻融破坏作用加剧。

当材料中含有较多的、未被水充满的气孔时，析冰作用可使较细一级孔隙内的水减少，而在未充满水的气孔内冰晶虽有增大，但因其未充满气孔，故不会产生体积膨胀或破坏作用，这时析冰现象会使冰胀压力和水压力的破坏作用减弱。

综合以上分析不难看出，某一材料是否容易被冰冻破坏，与冻结温度、冻结速度及冻融频繁程度等因素有关。温度越低、降温越快、冻融间隔时间越短，材料越易破坏。处于建筑物水位变化区的材料，在寒冷季节交替地受到水饱和与冻融作用，其破坏最为严重。此时建筑物的耐久性主要取决于材料的抗冻性。