深度剖析混凝土抗凍性能及其檢測(cè)，助力解決工程耐久性難題

混凝土抗凍性能是指混凝土在低溫環(huán)境下受到凍融循環(huán)作用時(shí)不發(fā)生破壞的能力。混凝土的抗凍性能是由溫度變化、水泥水化反應(yīng)、結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力等多種因素共同作用的結(jié)果。在混凝土中，水分會(huì)在低溫環(huán)境下結(jié)晶形成冰晶，從而引起混凝土的膨脹和收縮。當(dāng)冰晶體積增大時(shí)，它會(huì)對(duì)混凝土的骨料和膠凝材料施加巨大的壓力，從而導(dǎo)致混凝土的開(kāi)裂和破壞。

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在寒冷地區(qū)，特別是在接觸水又受凍的環(huán)境下，混凝土受凍融遭到破壞是一種非常嚴(yán)重的破壞現(xiàn)象。混凝土抗凍性能是評(píng)價(jià)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的重要方面，混凝土抗凍性能好的結(jié)構(gòu)物能夠在寒冷地區(qū)正常使用，同時(shí)也能夠減少維護(hù)和修繕的成本，因此混凝土抗凍性能的好壞具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。

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影響因素分析

• 原材料質(zhì)量及性能

混凝土中水泥、骨料等材料的質(zhì)量會(huì)對(duì)混凝土成品質(zhì)量具有較為直接的影響，不同類(lèi)型和用量的水泥對(duì)混凝土抗凍性能的影響是不同的。一般來(lái)說(shuō)，強(qiáng)度等級(jí)高的水泥對(duì)混凝土抗凍性能的改善效果更顯著?；炷林泄橇嫌昧看蟆a(chǎn)地廣、質(zhì)量差別大，如果質(zhì)量把控不嚴(yán)，骨料中含泥量等因素也會(huì)對(duì)混凝土抗凍性產(chǎn)生影響。

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• 配合比設(shè)計(jì)

混凝土中所用膠凝材料、骨料、添加劑、摻合料等材料的配比也是影響混凝土抗凍性的重要因素，若混凝土水灰比過(guò)大、粗骨料過(guò)多等不合適的配合比導(dǎo)致結(jié)構(gòu)致密性和勻質(zhì)性變差，其抗凍性能也會(huì)隨之變差。

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• 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期

不同用途、不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期不同，而這也會(huì)對(duì)混凝土的抗凍性產(chǎn)生一定的影響。通常來(lái)講，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)齡期越長(zhǎng)，水泥礦物水化越充分，水化產(chǎn)物越多，水化產(chǎn)物之間的連接越致密，內(nèi)部連通孔變少，內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，因而其抗凍性能會(huì)逐步提高。

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4、其他影響因素

在合理使用范圍內(nèi)，減水劑、引氣劑等外加劑的使用也會(huì)對(duì)混凝土抗凍性產(chǎn)生一定的影響，且其抗凍性還會(huì)受到施工工藝等因素的影響。

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抗凍性評(píng)價(jià)方法

混凝土的抗凍性能評(píng)價(jià)常用的方法之一是凍融循環(huán)試驗(yàn)，主要有快凍法和慢凍法兩種。慢凍法適用于測(cè)定混凝土試件在氣凍水融條件下，以經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)表示的混凝土抗凍性能；快凍法適用于測(cè)定混凝土試件在水凍水融條件下，以經(jīng)受的快速凍融循環(huán)次數(shù)表示的混凝土抗凍性能。在進(jìn)行試驗(yàn)前，應(yīng)按照相關(guān)要求對(duì)試件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并根據(jù)規(guī)定方法將試件放在（20±2）℃的水中浸泡。

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1、慢凍法

慢凍法所用試件為100mm×100mm×100mm的立方體試件，所用試件組數(shù)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，且成型試件時(shí)不應(yīng)采用憎水性脫模劑。

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試件達(dá)到養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)及時(shí)取出試件，用濕布擦除表面水分后對(duì)外觀尺寸進(jìn)行測(cè)量，并分別編號(hào)、稱(chēng)量，然后按要求置于試件架。當(dāng)凍融箱內(nèi)溫度降至-18℃時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，每次凍融循環(huán)中試件冷凍時(shí)間不小于4h，過(guò)程中溫度應(yīng)保持在（-20～-18）℃。

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冷凍結(jié)束后，立即按照要求方式加入溫度為（18～20）℃的水，使凍融箱內(nèi)溫度及水位等條件滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，使試件融化時(shí)間不小于4h。融化完畢視為該次凍融循環(huán)結(jié)束，可進(jìn)行下一次循環(huán)。

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過(guò)程中沒(méi)25次循環(huán)宜對(duì)凍融試件進(jìn)行一次外觀檢查，若試件出現(xiàn)嚴(yán)重破壞則應(yīng)立即進(jìn)行稱(chēng)量。達(dá)到規(guī)定循環(huán)次數(shù)后稱(chēng)量試件并進(jìn)行外觀檢查，詳細(xì)記錄試件表面破損、裂縫及邊角缺損情況，對(duì)破損試件進(jìn)行處理后按規(guī)定進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，記錄并計(jì)算最終結(jié)果，按要求取值。

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2、快凍法

測(cè)試采用快凍法時(shí)，所用試驗(yàn)器具、設(shè)備應(yīng)符合要求，試件應(yīng)采用尺寸為100mm×100mm×400mm的棱柱體，3塊試件為一組，根據(jù)養(yǎng)護(hù)齡期完成養(yǎng)護(hù)。凍融試驗(yàn)前4天時(shí)從養(yǎng)護(hù)點(diǎn)取出在（20±2）℃水中浸泡4天，過(guò)程中水位應(yīng)符合條件要求。

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至試驗(yàn)齡期后及時(shí)取出試件，用濕布擦除表面水分后測(cè)量外觀尺寸，并編號(hào)、稱(chēng)量試件初始質(zhì)量，測(cè)定其橫向基頻的初始值。檢試件按要求置于試件盒內(nèi)，將時(shí)間和放入凍融箱內(nèi)的試件架中，試件盒中注入清水，并確保整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中水位滿足要求。

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每次凍融循環(huán)應(yīng)在2h～4h內(nèi)完成，且試件融化時(shí)間、溫度變化應(yīng)滿足要求，冷凍和融化之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間不宜超過(guò)10min。每隔25次凍融循環(huán)按照標(biāo)準(zhǔn)要求的方法測(cè)量試件橫向基頻，測(cè)完后迅速將試件調(diào)頭重新裝入試件盒內(nèi)加入清水繼續(xù)試驗(yàn)。當(dāng)有符合條件的情況出現(xiàn)時(shí)即可結(jié)束試驗(yàn)。

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結(jié)語(yǔ)

混凝土抗凍性能是影響混凝土使用壽命和維護(hù)成本的重要因素之一，可以通過(guò)調(diào)整骨料的選擇和配合比、改變外加劑的種類(lèi)和用量、改進(jìn)施工技術(shù)等方法提高其抗凍性。在進(jìn)行抗凍性檢測(cè)時(shí)，如果試件始終在水中養(yǎng)護(hù)，達(dá)到齡期可直接開(kāi)始進(jìn)行凍融試驗(yàn)，但應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中予以說(shuō)明，試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意操作的規(guī)范性，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，便于對(duì)其抗凍性進(jìn)行真實(shí)評(píng)價(jià)。