混凝土冻融破坏研究进展与新思考

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发布时间：2022-02-24

资料介绍

对混凝土冻融破坏的研究进展进行了全面总结，介绍了混凝土冻融破坏的机理，总结了混凝上冻融破坏后的力学性能
的变化规律，分析了影响混凝土抗冻性的主要凶素，并对冻融破坏与其他因素耦合作用进行了归纳与探讨。此外，在已有研究成
果的基础上提出了一些新的建议。
关键词：混凝土；冻融破坏；耐久性；耦合作用
中图分类号： ru528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002．．3550(201 3)05—0016--05
Research progress and new thinking of destruction of concrete due to freeze—thaw cycles
DUA N Gui-zhen． 4NG Cong—qi
(Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China)
Abstract： Theresearch progress on destruction of concrete caused by freeze—thaw cycles is totally summ ed up． Innoduced the damage
m echanism ofconcrete due to freeze-thaw cycles，summ arized the vm'iationofconcrete mechanical prope~ies after the freeze．thaw destru c—
tion，analyzed the m ain influence of concrete frost resistance，and the coupling effect of freeze—thaw destru ction and other factors w ere
summarized and discussed．In addition，OD the basis offhe existing research results，some new suggestion wereput forward．
Key words： concrete；freeze—thaw destruction；durability；coupling
(】引言
近几十年来，混凝土结构的耐久性问题已成为土木工
程研究中的热点，其对国民经济的社会效益和经济效益及
对工程安全的重要性愈来愈被人们所重视。对混凝土结构
破坏影响最严重的两个因素就是钢筋锈蚀和冻融破坏，尤
其是在寒冷地区，冻融环境作用往往是导致混凝土破坏的
主要因素之一，所以，混凝土的抗冻融性能成为了混凝土
耐久性的一项重要指标，同时也逐渐成为了混凝土耐久性
研究工作的重中之重。
1 混凝土冻融破坏机理的研究l1-2]
混凝土的冻融破坏机理研究始于 20世纪 30年代，
1945年美国混凝土专家 T．C．Powers等人从混凝土亚微观
层次人手，分析了孔隙水对孔壁的作用，提出了静水压理
论和渗透压理论。T．C．Powers等人的研究工作为冻融破坏
机理奠定了理论基础。目前提出的混凝土在冻融破坏机理
有以下几种：水的离析成层理论、静水压理论、渗透压理
论、充水系数理论、临界饱水值理论、现象学理论等。目前，
关于混凝土冻融破坏的机理的研究仍在进行，并且有越来
越多的学者对已有的理论提出质疑，但公认程度较高的，仍
是静水压理论和渗透压理沦。
1．1 静水压理论
混凝土在潮湿条件下，毛细孔会吸满水，在低温 F，毛
细孔中的水冻结成冰，体积膨胀约 9％，如果混凝土毛细孔
中含水率超过某一临界值 (91．7％)，孔壁将会受到很大的
压力，进而在孔周围的微观结构中产生拉应力，导致裂缝
的产生。
1．2 渗透压理论
由于表面张力的作用，水泥净浆毛细孔中水的冰点会
随着孔径的减小而降低，从而在粗孔中的水结冰后，由冰
和过冷水(存在于较细孑L和胶凝孔中)的饱和蒸汽压差和
过冷水之间盐分的浓度差引起水分的迁移而形成渗透压。
当混凝土内部空隙承受的这些力超过其抗拉强度时，就会
在混凝土的表面产生裂缝。
2 冻融破坏对混凝土力学性能的影响
冻融破坏对混凝土的影响主要表现为对其力学性能
的影响，如对抗压、抗拉和抗剪强度以及弹性模量、泊松比
和剪切模量的影响，这些对于设计承受循环冻融的混凝土
结构是非常重要和必须的。施士升[3]通过试验研究发现，抗
压、抗拉和抗剪强度以及弹性模量、泊松比和剪切模量等
混凝土力学性能，会被冻融循环损伤，循环次数越多，损伤
越大；高强混凝土试件在经过 90次冻融循环后与未冻混凝