高寒高海拔地区混凝土抗冻性试验论述

龚 鸽

（中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151）

由于我国土地广阔，而且高寒高海拔地区所占地域颇多，所以混凝土在桥梁，隧道工程的建筑中难免会出现破坏的问题。其中在高寒高海拔等地区的影响最为明显，混凝土建筑物被损害的程度更加夸张。

1 目前国内外对混凝土抗冻性研究的现状

目前世界各个领域对混凝土抗冻性的研究试验都颇感兴趣，凸显出了混凝土的抗冻性能目前存在的问题过多，需要逐一的解决。并且国内外的各种机构都对混凝土的性能开展了相关的学术研究，试图提高混凝土的抗冻性能以及其它方面的性能。

1.1 目前国外研究的现状

在二十世纪四十年代期间，早有国外的相关机构就针对混凝土抗冻方面的性能开展了研究试验，总结出来的理论主要有静水的压力学说，其中在冻结的过程中，低温可以通过混凝土建筑物的四面八方进行渗透，形成之后再封闭混凝土建筑物。随着温度的持续降低，会持续扩大冰冻的影响范围，从而导致混凝土建筑物会产生过量的细纹，并逐步的遭受损坏。因此要对混凝土建筑物中孔间距系数进行优化，增强混凝土的抗冻性能。

在之后长期的研究实验中又不断有新的发现，水在水泥浆体的流动中是跟随着冷冻源的移动而移动，于是渗透压力论学说又随之产生。由于负温度状态下的水是首先冻结的，从而增大了溶液的浓度，使得浓度差在毛细孔和凝胶孔内溶液两者之间越增越大，在扩散的同时，渗透压也随之生成。所以一旦混凝土中的饱水总和突破临界点时，混凝土的损坏程度也会随之增高。并经过后期相关机构和相关学者不断的研究试验得到论证，即当混凝土建筑物处于长期的冻融循环周期时，混凝土的抗冻性能还受到了天气变化以及冻融循环周期的影响。

1.2 国内的研究现状

在国外对混凝土的抗冻性能进行研究试验的同时，我国对混凝土的抗冻性能也开展了长期的研究试验，并取得了一定的成效。

高抗渗的混凝土由华南理工大学试验成功；混凝土中耐久性的应用试验是由冯乃谦等进行的；同时哈尔滨工业大学的教授也针对混凝土在盐渍溶液中的冻融循环等展开了研究试验。还有许多机构和学者对混凝土抗冻高性能的关注度颇高，并且国家以及各省也针对混凝土高性能的研究试验提供了资金上的帮助。全国建筑物鉴定与加固委员会被建立，有许多的学术讨论会议在这里展开，并在之后国内陆续构建了全国钢筋混凝土结构耐久性的设计规定以及中国土木工程学会混凝土与预应力混凝土学会，混凝土耐久性的相关委员会等，不难发现国家对混凝土抗冻等性能的重视程度。在国内一系列的课题研究下，将混凝土高寒高海拔形势下的抗冻性能中的负温力学性能、早期开裂、以及温度变形和干缩变形等的规律进行了系统的归纳总结，同时将混凝土在不同负温状态下的冻融损坏机理提出了更为开拓的研究空间，进一步对其进行了精细的阐述，并针对如何有效提高混凝土中的抗冻性能提出了行之有效的解决渠道。

2 如何有效提高混凝土的抗冻性能

通过对混凝土冻融机理的分析研究，力求找寻出提高混凝土抗冻性能的最有效渠道。

2.1 浅析混凝土冻融的破坏机理

由于冻融而引发的混凝土表体材料受到的大小不一的开裂破损等现象以及在冻融后引发的混凝土建筑物内部的破坏造成的混凝土根本性质的变动导致动弹性的模量大幅度降低的现象，这两种现象都是混凝土受到冻融破坏中的主要状况。凝胶孔和毛细孔以及气泡等是混凝土构件孔隙的主要组成，并且混凝土的抗冻性能并不能通过孔隙率来决定，在一定程度上依赖于孔隙分布状态。假使负温度状态保持稳定，则在混凝土的构件中只有一部分水为可冻结，可冻结水在混凝土构件内产生的范围是破坏程度的直观表现。

另一方面，混凝土中孔隙率的孔分布是连续性的，水在这些分布区域中的冻结次序是逐一进行的，同一时间冻结的几率非常低。水泥浆中最主要的溶液是盐类稀溶液，在发生冰冻之后，会转化为冰以及更高浓度的溶液，在负温度的状态发生不同变化时，其浓度也会随之不断变化。

此外，水分在水压的压力影响下，会发生一系列的冻结膨胀的变化，多余的水在水压的作用力下将向外流推动，逐渐抵消水流产生的压差。另外要充分运用引气混凝土，能够为混凝土的抗冻性能提供强有力的保障，并且要充分结合施工过程中的相关案例，尽量避免使用吸水率高的骨料的，使用较小粒径的骨料，能够提高混凝土的抗冻性能。

2.2 针对如何提高混凝土抗冻性能的有效策略

第一，适量的加入引气剂和减水剂。减水剂的加入可以有效的提高混凝土的工作性能并对其组分不构成影响或改变，在这种状态下，用水量进行适当的减少，能够将水灰比减小。在对混凝土的工作性能和强度不构成影响的背景下，对水和水泥的使用量适当的减小，特别是高效减水剂的分散功能在水泥的颗粒中有很显著的作用，能够将混凝土的工作性能大幅的改善。

引气剂的适量加入能够将稳定性极高的小气泡引入到混凝土中，能够有效的阻隔毛细孔和孔隙的连续性，将混凝土中的毛细孔通道有力的隔断。同时还可以对裂缝的扩大进行有效的控制，引气剂还具备一定程度的减水功能，能够将混凝土构件中比较大的毛细孔通道进行合理的减少。所以引气剂的适当加入可以有效的将混凝土的密实程度和抗渗透性能进行巩固，并且引气剂中的小气泡能够在冰产生膨胀时进行压力缓解，并将渗透压力也一并的缓解，进一步提升混凝土的抗冻性。

第二，要对水灰比进行有效的控制。在混凝土的密实程度中水灰比是关键要素，水灰比减小则会更进一步提升混凝土的抗冻性。在现阶段的有力措施是将减水剂进行适量的加入，尤其是高效减水剂的应用。通过施工经验和有力数据分析，高效减水剂的适量加入大大提升了混凝土的抗冻性能。

第三，要提前掺入防冻剂有效保护混凝土。在高寒高海拔地区有特定的一套混凝土加热热养护方法，其中有电热法、蒸汽养护法和热拌混凝土的蓄热养护方法等。与此同时在早期阶段适量的掺入防冻剂进行，能够使得混凝土在负温度的状态下获得有效的保护，并将抗冻性能大大提高。

第四，选用优质坚实的的集料。集料对混凝上抗冻性影响主要是集料吸水率的影响及集料本身抗冻性的影响，因此吸水率小，抗冻性强的集料是拌制混凝土的首选材料。混凝土冻结破坏的程度和范围取决于石料的密度，密度越大，孔隙越少，同时集料粒径越大，比表面积越小，界面受冻破坏的可能性就越大，为了保证混凝土抗冻性，可以考虑改变混凝土的结构，建议应用粒径较小的碎石混凝土，提高混凝土的抗冻性能。

3 总结

本篇文章通过对大量的施工经验和相关数据的分析，综合出小部分提高混凝土抗冻性的有效策略，相信在技术水平的不断完善下，能够推动我国建设事业的进步发展。

[1]曹永康.解读"混凝土抗冻性的定量化设计"一文[J].混凝土与水泥制品,2011,(7):1-3.

[2]吴峰涛.混凝土抗冻性试验研究[J].建筑工程技术与设计,2014,(23):792-793

[3]魏胜国.提高混凝土抗冻性实施方法探讨[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(27).