摘要：近年来，随着混凝土耐久性的提高，人们对各种设计规则中，把耐久性作为混凝土的一个重要指标，特别是在一些大中型建筑中，更加注重混凝土的耐久性。对于建筑业来说，建筑必须耐用，并能满足服务周期要求的性能。混凝土是使用量最大的建筑材料。提高混凝土耐久性具有重要的经济价值和理论意义。主要讨论混凝土的抗冻性。
关键词：混凝土；抗冻；性能
混凝土耐久性是指混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨蚀或其他破坏性过程的能力。耐久性混凝土在环境中应保持其形状、质量和功能。混凝土耐久性的内容包括：腐蚀、冻融损伤、碱骨料损伤。混凝土的抗冻性是混凝土耐久性的一个重要组成部分，在北方寒冷地区的工程要解决的问题是重要的，因为大量的工作在统一的水工混凝土工程，对工程施工的安全和经济的影响很大，具有很高的工作性能要求。
我国相当一部分地区处于寒冷地带，致使许多建筑物被冻融。特别是在中国东北寒冷地区，水工混凝土结构的建筑，几乎100%的项目，遭受不同程度的冻融破坏局部或大面积。除了冻融在北三区的混凝土损伤，在中国东部的混凝土建筑也发现冻结和解冻。
因此，混凝土的冻融破坏是一个在中国的建筑物老化病害的主要问题，严重影响了长期使用和建筑物的安全运行，为使这些工程继续发挥作用和效益，是修复和重建成本高昂，已成为混凝土耐久性能的主要问题。
1 混凝土冻融机理
在国内外都有混凝土的冻融破坏早期的研究，但大部分是从纯物理模型的假设和推导的结果，有些是通过一些水泥净浆或砂浆试件的实验，但是到目前为止，对混凝土冻融损伤机制在国内外尚未得到统一认识和结论。
一般认为，在饱水混凝土冻融过程中，混凝土的破坏应力主要由两部分组成。一个是当毛细水在负温混凝土状态的变化，水变成冰，体积膨胀9%，由于毛细管壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的拉伸应力的微观结构；二是当毛管水是冰冻的，通过凝胶的孔中的过冷水迁移的渗透压力引起的混凝土和重量分布的微观结构。由于表面张力的影响，混凝土毛细孔隙中水的冻结点随着孔径的减小而减小。冰芯形成的温度低于78度。因此，水的迁移压力是由冰与过冷水的饱和蒸气压差和过冷水中的盐浓度差引起的渗透压造成的。
这两种冻融混凝土的压力会破坏混凝土内部的微观结构，只有经过反复冻融循环后，损伤累积逐渐扩展成裂缝相互连接，混凝土强度逐渐降低，最终完全丧失。从实际中不难看出，在混凝土冻融破坏的干燥条件显然不存在这个问题，所以水饱和度是一个混凝土冻融发生的一个较为关键的因素，另一个关键因素是气温的变化，外界温度反复变化，在反复冻融，这是使混凝土孔隙的水发生冻融的两个关键因素
2 改善混凝土抗冻耐久性的主要措施
2.1 外加剂的使用
2.1.1 引气剂
长期工程实践和室内研究资料表明，将一定量引气剂掺入混凝土中，是提高混凝土耐久性的一个非常重要和有效的措施。引气剂是一种具有疏水作用的表面活性剂，它能明显降低混凝土搅拌水的表面张力，封闭气泡混凝土由于大量的小安定性。这些气泡由于其弹性，可以缓解混凝土冻结所产生的膨胀压力，起到缓冲和减压的作用。当溶解时，这些气泡可以恢复到原来的状态，因此，在孔隙中自由水的冻融不会对孔壁造成太大的压力。此外，这些气泡可以堵塞混凝土内部的通道，使外界的水不易浸入，减少水的渗入。同时大量的气泡也能起到润滑作用，对混凝土的工作性有一定的改善，让其结构易于混合填充，增加硬化后混凝土的密度。因此，混凝土加入引气剂后，自身有含有一定的气体，可以在一定程度上提高混凝土的抗冻耐久性。大量的国内外研究成果和工程实践表明，加入引气剂后混凝土抗冻性能可提高一倍。提高混凝土抗裂性能，抑制混凝土表面开裂和剥落，提高抗冻性能。引气剂通过改善混凝土内部孔隙来改善孔隙结构，从而提高混凝土抗冻性。一般来说，掺入纤维剂和引气剂有利于提高混凝土试件的抗冻性，引气剂对混凝土抗冻性的影响略优于纤维。
2.1.2 减水剂
目前，减水剂已成为混凝土不可缺少的一部分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆用减水剂可以大大降低水灰比（水灰比）。加入适量的减水剂掺入混凝土后，水泥颗粒均匀分散，而水泥颗粒在水中包裹，可显著降低混凝土的消耗量，混凝土平均气泡尺寸和间距减小，水泥浆含水率下降。提高了混凝土的强度和密实度，提高了混凝土抗冻融损伤的能力，提高了混凝土抗冻耐久性。
2.2 活性矿物掺合料的使用
混凝土是各种建筑工程中应用最广泛、应用最广泛的人造建筑材料。目前，我国正处于大规模基础设施建设阶段，对混凝土的需求量较大。因此，有效降低混凝土成本，提高混凝土的技术性能，充分利用有限的投资，延长混凝土结构的使用寿命，减少自然资源的消耗，保护生态平衡，具有巨大的经济效益和社会效益。在混凝土的基本成分中，水泥的价格是最昂贵的。因此，在满足混凝土质量要求的前提下，单位体积混凝土中水泥用量越少，经济性越强。因此，使用一些活性掺合料（硅灰、矿渣、粉煤灰）来代替部分水泥正在得到广泛应用。
3 结束语
抗冻性是衡量混凝土耐久性的重要指标之一。因此，提高混凝土抗冻性是工程界十分关心的问题。混凝土的抗冻性和耐久性已引起国内外许多学者的兴趣，这不仅是因为它是影响混凝土使用寿命和性能的一个重要因素，而且是由于混凝土冻融引起的广泛破坏。中国地域辽阔，有很大一部分在寒冷的地区，许多液压结构出现在寒冷地区的水，冻融破坏现象，港口、道路与桥梁工程混凝土结构在冻融循环冻融损伤作用下运行过程中的主要疾病。随着中国的改革和建设的不断发展，越来越多的寒冷地区经济技术开发项目，特别是在我国的西北地区，在促进西部大开发的战略决策，这些方面大大加快了施工速度，冻融破坏行为，人们越来越重视建筑材料。抗冻性表明混凝土抵抗冻融循环的能力。寒冷地区混凝土和钢筋混凝土结构耐久性评估是一项重要指标。因此，研究提高混凝土抗冻性的措施具有重要的现实意义。本章主要研究集料、纤维和引气剂对水泥基材料抗冻性的影响规律和机理。
引气剂可提高混凝土的抗冻性，尽管所有的工程和研究人员的认可，但在实际工程中，要根据不同的情况使用不同的比例，代理商有一定的实验研究可以为不同类型的引气施工，否则会适得其反。此外，活性矿物掺合料也是解决混凝土抗冻性和耐久性问题的有效措施之一，也是混凝土技术在二十一世纪的主要发展方向。目前，国内外对单矿物掺合料制备高性能混凝土的研究较多，取得了一些成果。然而，对多种外加剂改善混凝土抗冻性能的研究还不多。希望在今后的研究中取得一些进展。
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论文作者:曾月明
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
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