宁夏灌区混凝土冻融损伤的影响因素及机理

通过对冻融损伤机理的分析，混凝土的抗冻性主要受到含气量、水灰比、掺和料以及自身的内部组成与结构的影响。平均气泡间距和临界水饱和度是对抗冻性起决定性作用的两个关键因素。

在混凝土搅拌时掺加引气剂，目的是为了引入大量细小并且相互不相通的气泡，它们能够延缓冻融循环进程中产生的结冰冻胀压和孔隙中的渗透压，进而提高混凝土的抗冻能力。在满足混凝土各种性能的条件下掺加适量的引气剂，其抗冻性可提升8～10倍。掺加引气剂虽然能提升抗冻性，但会削弱试件内部结构的黏结力以及抗压强度［47］。

潘钢华［48］等人研究表明，强度等级相同的条件下，试件的抗冻性表现为普通混凝土＞砂浆＞水泥净浆。张云清［49］等人研究得出，低水胶比能够大幅减少试件内部的可冻水含量，使试件的抗冻性能得到提升。总之，水胶比越大试件的强度越低，水化程度越低，混凝土内部孔隙产生的静水膨胀压造成的抗冻性差；反之水胶比小试件的强度高，相应的抗冻性好。(www.xing528.com)

巴恒静［50］、周立霞［51］等人研究得出，粉煤灰具有火山灰效应，能在混凝土中发生二次水化反应，对混凝土的抗盐冻性能起促进作用。在混凝土中掺入硅灰，使水化硅酸钙凝胶增多，阻塞了水分子和溶液的流通通道，延缓了结冰膨胀压形成，使混凝土的抗冻性能得到明显提升。

为了更深入的研究混凝土的内部组成与结构对冻融过程中产生的影响，Powers进一步提出当混凝土内部的平均气泡孔间隔系数（I）高于某个界限值时，孔隙内形成的静水压或渗透压将会变大，当形成的压力高于试件内部的最大抗拉强度时，将造成混凝土损坏。Powers将经过冻融循环的试块置于显微镜下观察，研究得出，混凝土内部的平均气泡孔间隔系数越大，对混凝土抗冻越不利［46］。临界水饱和度理论得出，将混凝土试件放在水中浸泡时，首先吸收水分的是相互连通的孔隙。气泡孔吸水量变大，I也随之变大。当I无法达到某个极限值时，冻结就不能使试件发生破坏，反之当到达某个极限值后，结冰膨胀将会造成试件的损伤。上述分析表明，混凝土的水饱和度S肯定有一个与I相对应的边界值SCR，当S＜SCR时，温度从0℃降至－20℃时混凝土试件并没有出现体积膨胀，反倒出现收缩现象；当S＝SCR时，试件的形状保持不变；当S＞SCR时，冻结才会引起混凝土的膨胀破坏［52～53］。