水利建筑物混凝土：混凝土的凍融

混凝土的抗凍性是混凝土受到的物理作用（干濕變化、溫度變化、凍融變化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指標之一。對混凝土的抗凍性不能單純理解為抵抗凍融的性質(zhì)，不僅在嚴寒地區混凝土建筑物有抗凍的要求，溫熱地區混凝土建筑物同樣會(huì )遭到干、濕、冷、熱交替的破壞作用，經(jīng)歷時(shí)間長(cháng)久會(huì )發(fā)生表層削落，結構疏松等破壞現象。所以對混凝土的凍融破壞的研究顯得尤為重要。對混凝土凍融破壞的機理，目前的認識尚不完全一致，按照公認程度較高的，由美國學(xué)者T.C.Powerse提出的膨脹壓和滲透壓理論，吸水飽和的混凝土在其凍融的過(guò)程中，遭受的破壞應力主要由兩部分組成。其一是當混凝土中的毛細孔水在某負溫下發(fā)生物態(tài)變化，由水轉變成冰，體積膨脹9%，因受毛細孔壁約束形成膨脹壓力，從而在孔周?chē)�的微觀(guān)結構中產(chǎn)生拉應力；其二是當毛細孔水結成冰時(shí)，由凝膠孔中過(guò)冷水在混凝土微觀(guān)結構中的遷移和重分布引起的滲管壓。由于表面張力的作用，混凝土毛細孔隙中水的冰點(diǎn)隨著(zhù)孔徑的減小而降低。凝膠孔水形成冰核的溫度在-78℃以下，因而由冰與過(guò)冷水的飽和蒸汽壓差和過(guò)冷水之間的鹽分濃度差引起水分遷移而形成滲透壓。

　　另外凝膠不斷增大，形成更大膨脹壓力，當混凝土受凍時(shí)，這兩種壓力會(huì )損傷混凝土內部微觀(guān)結構，只有當經(jīng)過(guò)反復多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴大，發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強度逐步降低，最后甚至完全喪失。從實(shí)際中不難看出，處在干燥條件的混凝土顯然不存在凍融破壞的問(wèn)題，所以飽水狀態(tài)是混凝土發(fā)生凍融破壞的必要條件之一，另一必要條件是外界氣溫正負變化，使混凝土孔隙中的水反復發(fā)生凍融循環(huán)，這兩個(gè)必要條件，決定了混凝土凍融破壞是從混凝土表面開(kāi)始的層層剝蝕破壞。