混凝土凍害的原因

2022-01-15 01:35:07 字數 1511 閱讀 2670

1樓:匿名使用者

混凝土構件中的孔徑分為三個範疇,即凝膠孔、毛細孔及氣泡,在某一固定負溫下混凝土構件中水分只有一部分是可凍水,可凍水產生多餘體積直接衡量冰凍破壞威力。

可凍水(即冰)主要集中在水泥石及骨料顆粒的毛細孔中,凝膠水由於表面的強大作用不大可能就地凍結,氣泡水易凍結。混凝土構件中各種孔徑的空隙可認為連續分佈,分佈在這些空隙中的水在降溫過程中將按順序逐步凍結,不可能同時凍結。凍水一般是溫度的逆函式,溫度愈低,可凍水愈多。

連續的毛細管溝網路體系破壞過程;隨著水化進展凝膠體生成,網路的聯絡被破壞、分成個別孤立的毛細孔(水在其中凍結的容器),而凝膠連同其特徵性凝膠孔和少數細小毛孔就構成透水器壁。隨著水化深入,材料質地緻密及溫度的下降,將有更多細小空間的水參與冰凍,作為器壁的凝膠的滲水性也不斷減小。

當冰凍多餘水受水壓力推動向附近氣泡(逃逸邊界)排除時,材料本身將受到推移水分前進的後應反作用力導致受拉破壞。材料組織愈緻密水流宣洩不及,疏導不暢引起的動水壓力增大。

水泥漿中包含的一般是鹽類稀溶液,一旦冰凍後變為純冰和濃度更高的溶液;隨著溫度下降,濃度不斷提高。另一方面鄰近凝膠中水分始終保持不凍,其溶液濃度保持原有的水平,於是在毛細孔溶液和凝膠水之間出現濃度差。濃度差使得溶劑向溶液中自發擴散滲透,即溶質向凝膠水中擴散,而凝膠水向毛細孔中濃溶液轉移。

其結果毛細孔中水分增加,和冰接觸的溶液稀釋,冰晶逐漸生長,長大。當毛細孔穴充滿冰和溶液時,冰晶進一步生長必將產生膨脹壓力,導致破壞。

另一方面在水壓的情況下,水分凍結膨脹,多餘水在壓力推動下外流,流向可能消納水分的未凍地點;作為水流的結果壓力消失,析冰情況正好相反:水分不是從冰凍地點外流,而是從未凍地點(凝膠)流向已凍冰地點(毛細孔),方向恰好相反。未凍地點的水移動一定距離後,最後以冰凍結束,作為水流運動的結果產生壓力。

以上兩點可以綜合為:第一階段毛細孔中始發的冰凍,向所有方向產生的水壓力,引起內應力;第二階段較大毛細孔中水分首先生成冰晶,可從小孔中吸引未凍結水使自身增長,產生靜應力。

骨料作為一個組分,如果冰凍膨脹同樣會成為導致混凝土破裂的應力**;為了保證混凝土完好,必須要求骨料和水泥淨漿兩者都不破壞。由於引氣混凝土的廣泛使用,水泥淨漿的抗凍性較易保證;從這個意義上來說,骨料抗凍性更具有突出意義。如顆粒大到一定限度以上,核心存在的距離任何逃逸邊界均在臨界尺寸以上的保水區域,此時將因超過骨料破裂強度的內部水壓力而破裂,這就是臨界儲存效應。

凡屬中等吸水、細孔結構、滲透較低的岩石,這種危險較突出;空隙多、滲透性強的骨料臨界尺寸也很大。在特殊情況岩石吸水率極低(如重量吸水在0.5%以下的石英岩),可凍水極少,冰水是無滲應力出現;根據施工經驗應避免使用高度吸水骨料,小顆粒石粒可以得到較大抗凍保證。

綜上所述,混凝土材料的抗凍性是以下三方面的變函式即:(1)材料的性質(強度、變形、空隙情況);(2)氣候條件(凍融迴圈次數、最低溫度、降溫速度、降水量、空氣相對溼度等);(3)材料使用方式(降水量、自由水及跨越材料的蒸氣壓梯度與溫度梯度)。區分這幾方面變數將構成研究這一複雜問題的一個根本方式的轉變,這樣我們就有可能正確預言材料在指定環境中的抗凍能力。

2樓:匿名使用者

吸水,結冰,膨脹,裂縫

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