冻融破坏
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土壤侵蚀原理_冻融侵蚀_冻融侵蚀相关术语及其防治_
土壤侵蚀原理_冻融侵蚀_冻融侵蚀相关术语及其防治_土壤侵蚀是指由于自然因素和人类活动导致的土壤表层被水流、风力等介质运动而逐渐流失和破坏的过程。
其中，冻融侵蚀是土壤侵蚀中的一种形式，指的是土壤中水分在冻结和融化过程中引起的体积变化和物质运动，从而加剧了土壤侵蚀的过程。
冻融侵蚀的原理主要与水分在冻结融化过程中体积变化有关。
当土壤中的水分在低温条件下遇冻结时，水分会由于结晶而形成冰相。
而冰相强烈膨胀与周围土壤实体产生机械作用，导致土壤颗粒的移动和破碎。
当土壤中的水分在高温条件下遇融化时，冰相会转变为水相，由于融化所引起的体积收缩则导致土壤中的颗粒下降，进一步引发土壤的滑坡和液体流动。
冻融侵蚀涉及的相关术语包括冻土侵蚀、冻结侵蚀、冻胀侵蚀、融化侵蚀等。
冻土侵蚀是指在寒冷地区，冻土在冻融过程中引起的土壤表层的破坏和流失。
在寒冷地区，冻融作用频繁，土壤中的积水在冻结时形成长冻的现象，土层中的冰相会加剧土壤的破坏和流失。
冻结侵蚀是指土壤中水分在冻结时引起的土壤结构的改变和破坏。
在冻结过程中，水分结晶形成冰相，冰相的形成会导致土壤的体积膨胀，进一步使土壤颗粒移动和破碎。
冻胀侵蚀是指冻结过程中由于冰相的体积扩大而引起的土壤破坏和流失。
冻胀侵蚀主要发生在土壤中存在含水层的地区。
当土壤中的水分在冻结时形成冰相，冰相由于体积扩大而抬高了土壤表层，土壤表层上的入渗水受限于土壤下部分冻土的封锁，由于无法向下渗透，土壤表层的积水不断增加，进一步加剧了冻胀的程度，导致土壤的破坏和流失。
融化侵蚀是指在冻结过程结束后，随着气温的升高，冻土中的冰相融化所引起的土壤变形和流动。
融化侵蚀主要发生在冷冻带边缘地区和高山地区。
当温度上升时，冻土中的冰相开始融化，融化的水分会导致土壤的流动、沉陷和滑坡。
冻融侵蚀的防治可以采取以下措施：1.合理利用冻土资源：冻土地区的土壤具有较好的保育性能，应优先考虑在冻土地区开发农田和建设居住区，减少人类活动对土壤的破坏和流失。
混凝土中冻融循环原理
混凝土中冻融循环原理一、引言混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，其性能与质量一直是人们关注的焦点。
冻融循环是混凝土常见的破坏形式之一，特别是在寒冷地区，混凝土的冻融循环破坏更加显著。
本文将从混凝土的组成、冻融循环的原理、混凝土的抗冻性能、混凝土中冻融循环的破坏机理等多个方面来探讨混凝土中冻融循环的原理。
二、混凝土的组成混凝土主要由水泥、砂、骨料和水组成。
水泥是混凝土中的胶凝材料，起到胶结与硬化作用；砂是混凝土中的细骨料，用于填充水泥和骨料之间的空隙，使混凝土更加致密；骨料是混凝土中的粗骨料，主要用于提高混凝土的力学性能；水是混凝土中的一种溶液，能使水泥与骨料发生化学反应，形成坚硬的混凝土。
三、冻融循环的原理冻融循环是指混凝土在低温下结冰，然后在高温下融化的过程。
在冻结过程中，混凝土中的水分会形成冰晶，从而引起混凝土的膨胀。
当冰晶膨胀到一定程度时，会破坏混凝土内部的结构，导致混凝土的力学性能下降。
在融化过程中，冰晶会逐渐融化，释放出水分，从而引起混凝土的收缩。
当冰晶融化完全后，混凝土内部的结构会发生变化，导致混凝土的力学性能下降。
由于冻融循环的不断重复，混凝土的破坏程度会逐渐加剧，最终导致混凝土的完全破坏。
四、混凝土的抗冻性能混凝土的抗冻性能是指混凝土在冻融循环过程中的抵抗能力。
混凝土的抗冻性能主要受到以下因素的影响：1.水灰比：水灰比越小，混凝土的抗冻性能越好。
2.气孔率：混凝土中的气孔率越小，混凝土的抗冻性能越好。
3.骨料的物理性质：骨料的强度和吸水率对混凝土的抗冻性能有一定影响。
4.混凝土的密实性：混凝土的密实性越好，混凝土的抗冻性能越好。
五、混凝土中冻融循环的破坏机理混凝土中冻融循环的破坏机理主要有以下几种：1.冰晶的膨胀作用：当混凝土中的水分在低温下结冰时，冰晶会膨胀，从而引起混凝土的膨胀变形。
当冰晶膨胀到一定程度时，会破坏混凝土内部的结构，导致混凝土的力学性能下降。
2.冰晶的收缩作用：当混凝土中的冰晶在高温下融化时，冰晶会逐渐融化，释放出水分，从而引起混凝土的收缩变形。
混凝土冻融破坏机理及影响混凝土抗冻性能的主要因素
混凝土冻融破坏机理及影响混凝土抗冻性能的主要因素摘要：由于我国经济的持续发展需要，人民生活质量的持续提升，必然会对水利建设提出更加严格的要求。
一想到水利工程，不少人会将其与混凝土相联系，因为混凝土的强度高、可塑性强、造价适宜、维护成本少等优势逐渐在水利建设领域得到广泛应用。
但是在我国北方一些地区，冬季严寒等因素会对混凝土的耐久性带来不容忽视的影响，所以我们需要更加深入地分析影响混凝土抗冻性能的相关要素，然后整理出混凝土冻融破坏机理，希望能够在技术层面给予持续升级与优化，由此能够为增强工程质量带来启发与指导。
关键词：混凝土；冻融破坏机理；影抗冻性能；主要因素引言：在我国北方地区，由于冬季较长、温差很大，在进行水利工程的建筑物施工期间不可避免地要考虑混凝土质量，否则很容易造成其耐久性减弱，这对于现场施工安全及后续维护等带来不利影响。
那么，该如何最大化地增强混凝土质量、提升其抗冻性能等已经成为很多学者探讨的一个重要课题。
一、混凝土冻融破坏机理混凝土是一种富含毛细孔的典型复合材料，其内部组成包括两大部门，即：水泥砂浆与粗骨料。
若要确保在浇筑的过程中能够具备较强的和易性，则需要在混凝土中加入一些拌和水，并且其加入量需要明显超过水泥所需要的水化用水量。
此时多余的水则会通过游离水的形式停滞在混凝土内，逐步转变成具有一定体积的连通毛细孔，而这就是引起混凝土遭遇到冻害的一个直接诱因。
现今很多学者在对混凝土的冻融破坏机理进行研究的过程中提出了不少理论与学说，其中美国学者提出的“渗透压”与“膨胀压”等理论体系是最受关注的。
该理论明确指出：吸水饱和状态的混凝土若出现冻融，那么其遭受到的破坏应力包括两大组成：①在混凝土中毛细孔水在某负温因素的影响下会出现物态转变，从水变成冰，此时体积会扩大9%，由于毛细孔壁限制而形成膨胀压力，那么能够在毛细孔四周的微观结构中形成拉应力。
②在毛细孔水冻结成冰块的情况下，在凝胶孔中过冷水于混凝土微观结构的迁移、重分布等情况下会形成渗透压。
高寒地区混凝土冻融破坏演化规律与劣化防控研究
高寒地区混凝土冻融破坏演化规律与劣化防控研究下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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水工建筑物的冻融破坏与防治措施
水工建筑物的冻融破坏与防治措施摘要：混凝土工程发生破坏的原因是多种多样的。
就冻融破坏而言，一般都是经过由表及里的过程，首先混凝土建筑物表层发生剥蚀，并逐渐向深层发展，直至混凝土产生酥松，失去强度，最后导政工程局部或整个工程破坏。
据调查，发生破坏的工程部位大多在水位变化区，如挡水建筑物的迎水面，涵洞，进水闸以及混凝土渠道边坡等。
由于工程的某一部位发生了破坏，首先破坏了工程的整体性，削弱了结构的受力能力，降低了工程效益，甚至导致工程报废或发生是敌。
因此，水工混凝土建筑物的冻融破坏与防治是一个值得重视和研究的重要课题。
关键词：水工建筑物；冻融破坏；防治措施众所周知，当混凝土达到一定强度后，长期处在睡下或一直出在干燥条件下，他是不会发生冻融破坏的。
如果混凝土一直处于冻结状态，而不发生融解，混凝土也不会发生破坏。
只有当混凝土处于湖湿状态并经频繁的冻融交替循环，达到一定程度后，才逐步发生破坏，而且随着冻融次数的增加，破坏愈来愈严重。
长期以来，人们一直认为冻融破坏是由于混凝土毛细管内存在可动水，冻结后，水变冰，体积膨胀，产生冻胀应力，当冻胀里超过混凝土的抵抗力时，混凝土即发生破坏；引气混凝土之所以抗冻性能好，是因为混凝土内的微小气泡害断了混凝土内的毛细通道，提高了混凝土的抗渗能力，阻止了外界水分的侵入，减少了混凝土内的可冻水；另外由于这些微小气泡能起到松弛应力的作用，即气泡卸压的物理作用，增强了混凝土的抗冻能力。
因此，减少混凝土内部可冻水的存在对提高混凝土的抗冻性是十分有效的。
提高混凝土的抗冻性能，关健在于选择优良的混凝土配合比，原材料，掺用优质的引气剂，减少混凝土内有害毛细水，使混凝土内可冻水减少到最小程度，改善混凝土孔隙结构；另外要提高混凝土施工质量，增强混凝土的抗渗性，从而达到提高混凝土抗冻性的目的。
掺用优质引气剂（或引气减水剂）室内研究与长期工程实践表明，提高混凝土抗冻性的重要而又有效的措施之一是在混凝土中掺入一定量的引气剂或引起减水剂，并保证其具有足够的含气量。
水工混凝土抵御冻融破坏对策研究
连 通 。 当冻 融 循环 达 到 一 定 次数 后 ， 温 情况 ，每年 冻融 循环 次数 、混凝 土
就 会使 混 凝 土造 成 由微 观裂 纹 （ 缝 宽 的种类 及使 用部 位 、水 介质 、混凝 土
小于 ０ ． ０ ２ ａ ｒ ｍ１ 到 宏 观裂 缝 （ 缝 宽大 于 构件 的重要 性等条 件 ，按照 Ｓ Ｌ ２ １ １ － ９ ８ ０ ． ０ ２ ｍｍ ） ， 从表 面剥 落到 内部破坏 。
１ ．冻融 循 环 次 数 。冻 融 循 环 次 的主要措施 ， 引气剂使水泥结石 中形 融沉、滑坡等作用造成的涵 、闸、渡 槽 、渠道 、桥梁 和挡 土墙 等 中小 型建 数 的多 少是冻 融破 坏 的主要 因素 ，混 成众 多 的互不 连通 的微 细气 泡 ，其 大 筑 物 的破坏 更为 突 出，冻害 的表 现形 凝 土 的抗冻性 能 、抗冻 标号就 是按 冻 小 和水 泥颗粒 相 近。这些 气泡 阻止 混 式 也颇 多 。许 多水 工建 筑物 往往 在建 融 次数 来确定 的 ， 冻融循 环次数越多 ， 凝 土 吸收水 分 ，可 防止冻 结 时的膨 胀 成后 第一年 的冬季 ，即出现冻胀上抬 、 破 坏就越严重 。 裂缝 和严重 的变 形 。由于水 工建 筑物
１ １ 月进入冻 结期 ，冻 融作用 一直持续 相通 的孔 口，水 结成 冰使 体积 膨胀 ，
结层 起初 在地 表形 成 ，逐 渐 由地表 向
普通 硅酸 盐水 历 时 ５个 月左 右 。冻 与此 相 当的水量 被挤 到混凝 土 的孔 隙 ４ ２ ． ５ Ｍｐ ａ ；选 用质 地坚 实 、吸 水率 低 、 中，使 孔 隙受 到压力 ，这 种压 力使 混 软弱颗粒含量少 、含泥量低 、粒径适当 深部 发展 ，最 大冻 土层发 育深 度可 达 凝 土膨胀 开裂 ，融化 后混 凝土 又不 能 且片状颗粒含量少的骨料 ；适量掺入硅 １ ． ０～ １ ． ５ ｍ。这 就 导 致各 类 工 程 建 筑 恢 复原状 ，经 多次循 环 ，混凝 土就 失 粉 、优质粉煤灰等减水剂和掺和料 。 物 遭到严 重 冻胀 。其 中以水工 建筑 物 去 了承 载能力 。 的冻 害最为普遍 和严重 ，而又 以冻胀 、 （ 二 ）外部因素 （ 三） 合 理添加外加剂 掺用 引气 剂是 提高混 凝 土抗 冻性
水工建筑物冻融破坏防治技术分析
・ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｌ ７ ０ ・
工 程 科 技
水工建筑物冻融破坏 防治 技术分析
王世 强
（ 黑龙 江省 红 兴 隆 垦 区江 川 水 利 建 筑有 限公 司， 黑龙 江 友谊 １ ５ ５ ８ ０ ０ ）
摘 要： 本文分析 了水 工建筑物冻胀现象和冻害产生的原 因及破坏特征 ， 提 出 了相应的防治措施 ， 供 大家参考 。 关键词 ： 水 工 建 筑 物； 冻 融破 坏： 防 治技 术 压力和冻胀的作用， 这种综合作用的结果， 致使堤坝破坏。因此， 需要采取 综合的防治措施。从消除 、 削弱或限制产生冻融侵蚀、 土体冻胀、 冰压力的 因素和增加堤坝等抗冻融侵蚀 、 抗冻胀和抗冰压力能力， 以及适应这些作 融化期融沉及不均匀融沉的破坏是随着堤坝冻结期衬砌体下土体的 用的能力出发来采取综合的措施。 冻胀和不均匀冻胀造成｝ 寸 砌体的破坏和反复作用造成的，冻结期由于土 ２ 混凝 土建筑物的 冻融破坏防治技 术 体的冻胀 ， 衬砌体产生断裂、 裂缝 、 隆起、 错位等待征。而在冻胀土体融化 混凝土冻融破坏的防治应首先 ８ ＾ 分析冻融破坏的特征及产生冻融破 时， 渗透ｌ 生、 压缩 陛都增加 ， 融化的土体在自重作用下沉陷量大、 不均匀沉 坏的原因ＡＴ ： ， 作出正确的判断， 陷大 ， 使其衬砌体不能复位到原位置， 留下很大裂缝 ， 加重了衬砌体的错 ２ ｌ 混凝 土冻融破坏特征 位、 搭架、 鼓起、 开裂。 同时， 融化 土体的不均匀沉陷使其形成塌坑、 孑 Ｌ 洞。 有 从各种水＿ ＿ 『 二 混凝土建筑物冻融破坏的形式看，破坏的特征可归纳为 的使其衬砌体塌陷滑落， 直至反复多次导致衬砌体全部毁坏。 以下 ｉ种 ： １ ． １ ２录 蚀、 脱落 （ １ 赧 剥蚀。 开始｝ 黻 面起毛、 疏松、 层状剥落 ， 砂浆脱皮， 骨料露 对于含水量较高的土坡段 ，在融解期冰晶从坡表面及冻土以下两个 出， 露砂、 露石、 露筋 ， 这样 由表面开始逐层剥落 ， 向里发展， 严重的形成蜂 方向融化， 融化的水流流动而出现了坡面的逐层录 蚀， 形成一片片土体脱 窝 、 深坑。当ｔ 昆 凝土构件截面较薄， 冻深又大 ， 且吸水饱和时 ， 整个构件疏 落， 在有衬砌体的堤坝段ｎ Ⅱ 剧冻张——融沉的破坏。对于无衬砌的堤坝， 软， 可用手掰掉， 产生崩解现象 ， 严重地影响了混凝土构件的正常工作。 在经常档水位附近更容易出现较大的剥蚀和脱落，当水流通过时则产生 宋层的冻胀破坏。多出现在大体积混凝土内部 ， 具备饱水和冻融循 冲刷， 边坡在较大范同内产生塌落。 环条件， 存在漏水的缺陷， 如水平施下缝 、 裂缝等 ， 经多年的冻融循环， 内部 １ ． １ ３塌滑 的老混凝土冻胀产生隆起 ， 使整个坝匝、 坝顶抬高。隆起的高度严重的可 随着融化深度的加深， 上层融化的土由于排水条件较好而逐渐固结， 达４ ８ ｃ ｍ， 而且垂直变化逐年上升。 渗透系数由大变小， 致使下层刚融化的土中水较难排 Ｉ 叶 Ｊ ， 在土层内部 。 融 。 ） 冰冻裂缝。伴随混凝土冻胀隆起 ， 当产生的膨胀力超过混凝土的抗 化层下部 ， 为冰冻夹层。该冰冻夹层为近似的不透水层， 懈 的水分 掩强度时， 混凝土产生破坏 ， 形成裂缝 。往往在隆起鼓包的中音 时 日 凝土折 不能渗入， 造成上部土体含水量处于饱和状态， 导致融化面与冰冻夹层的 裂， 反复的冻融循环作用， 使裂缝逐渐积累， 裂缝便越来越宽 ， 形成渗水通 交界处抗剪强度降低， 形成滑坡塌滑。 道， 若裂缝在表面更加重了剥蚀 ， 若裂缝在深层老混凝土中， 则更加重了 ｌ ２冻融殴 坊 源 因分 析 深层混凝土的冻胀破坏。当混凝土中的骨料为吸水率较大的岩石 ， 骨料吸 土的冻融破坏受土质、 冻土构造、 水分条件及土体结构的变化影响。 水饱和和受冻时， 更容易产生裂缝 ， 若在表面， 还会产生局部隆起现象。 １ ２１ 融 沉及不均匀融 沉原 因 ２ ２冻融破 坏原因 对于土质堤坝 ， 填土由细颗粒组成的均质堤坝为冻胀ｌ 生土坡 ， 在冻结 了解水 工混凝 土冻融破 坏原因 ， 影 响 冻 期前较高水位的档水、 降雨 情况下 ， 土体含水量大 ， 挡水位降落后由于细 融破坏的因素很多 ， 主要有以下几个方面。 颗粒土渗透系数小 ， 不能很快排ｍ、 同时又由于毛细管作用 ， 在挡水位以 ２ ２ ． １ 水、 负温条件是混凝土冻融破坏的必要条件 上１ － ２ ｍ， 士体含水量显著增大。当气温缓慢降低 、 土体 陧速冻结， 形成层 混凝土是由水泥砂浆及相骨料组成的多孔体。硬化的混凝土中的孔 状冻土构造或网状冻土构造， 它们以冰夹层形式存在， 冰和土呈明显的夹 隙有毛细孔和凝胶孔、 空气泡等一些非毛细孔。 毛细孔大部分为开孔连通 与其他非毛细孑 Ｌ 相 比， 在混凝土中占有的体积最大 ， 可达 １ ０ ％一 １ ５ ％。 层， 或者呈冰脉网状的形式存在， 产生较大的冻胀。此种构造的冻土在逐 的， 渐融化时 ， 从土表面和冻土下两个方向融解 ， 冰晶融化为水 ， 可能很 陕从 如果孔隙中有水 ， 在负温条件下发生冻结 ， 形成静水压和渗透压 ， 这两种 冰融化缝中排出， 体积缩小 ， 压缩 眭增大， 融化土的渗透系数 比冻结前增 压力的作用使混凝土产生了冻融破坏。 大。 若排水条件好， 可逐渐压密固结， 发生沉陷 ； 若排水条件不好， 则含水量 ２ ２ ２外界气温正负变化 ，混凝土的冻融循环是混凝上冻融破坏的必 增加 ， 土体饱和造成湿陷， 由于堤坝渠各处冻结条件不同， 含水量阴面、 阳 要条件负气温下 ， 混凝土孔隙中水冻结成冰 ， 体积膨胀产生膨胀力 ， 在气 面等融化的条件不同， 融化的时间先后 、 含水量不向等， 堤坝渠各处的融 温上升时， 冰体积也嘭胀， 也产 聋 涨 力。这种气温的正负交替变化， 混凝 谨 也不同 。 土孔隙中水反复冻融循环， 使混凝土承受更大的疲劳应力 ， 循环的次数越 １ ２ ２录 蚀和脱落原因 多， 混凝土毛细孔微 结构受到的拉应力逐步加大 ， 反复的作用 ， 使其损 冻结土体逐层融化， 水分从冰融化缝中排出， 对含水量很高的土体 ， 伤 缝 逐 步积累不断扩大。 经过一定的冻融循环后 ， 混凝土中的裂缝会相 孔隙水压力增加 ， 凝聚力显著降低 ， 抗剪强度降低。在融化到—定程度时 ， 互贯通成大裂缝 ， 其强度逐渐降低 ， 最后甚至完全丧失 ， 伎混凝土由表及 由于下部冰夹层没有融化， 形成一个相对不远水层 ， 上部溶解的水不能渗 里遭受破 坏 。 入到地下 ， 若上部排水条件不好，将造成 一 ｔ － ． 部融化土含水量处于饱和状 ２ ２ ３工程管理不善、 养护维修不利 态， 水分沿交界面流动时造成融冰侵蚀 ， 土体的抗剪强度降低 ， 而导致土 工程检查维修不够， 发现异常症状不及时处理。如裂缝 、 漏水、 排水设 体剥蚀和脱落。 施失效等， 使混凝土经常处于炮水状态。有的采取的维修措施不利 ， 多次 １ ２３ 塌滑原 因 维修多次遭受冻融破坏。 冻土融化后 ，特别对于层状和网状构造的冻土，其抗剪强度降低达 综匕 所述， 混凝土的饱和水分条件 、 负气温和频繁的气温正负变化及 ５ ０ ％以上 ， 冻土融化时粘聚力剧烈地变化， 急玩 ４ Ｆ降， 甚至接近于零。随 混凝土的冻融循环是造成混凝土冻融破坏的必要条件 ，加上由于各种原 着逐层融化深度的加深 ， 在融化层与冻结界面以上水流的侵蚀流动， 造成 因使混凝土抗冻能力 氐 及工程管理不善和养护维修不利，从而致使混 土体的剥蚀范同逐渐加大 ， 在融化面上抗剪强度减小 ， 致使边坡不稳定 ， 凝土产生了冻融破坏。 滑坡的范围随融化层加深逐渐加大 ， 当边坡的抗滑力小于滑动力时， 在此 参考文献 滑面上失去稳定， 造成塌滑。 ［ １ 】 曹玉东颜 雷， 孙永强． 混凝土水工建筑物冻融破坏与防治ｌ Ｊ ｌ 水利科技与经 １ ３Ｉ 嘶 济２ ０ ０ ９ ， ９ ． 冻融的侵蚀使堤坝遭受融沉及本均匀融沉 、 剥蚀 、 脱落、 塌滑， 加之冰 Ｉ ２ 、 凤阁提 高混凝土抗 冻性 能不容忽视 的问题ｌ Ｊ ｌ 东北水利水 电， １ ９ ８ ５ ３ ．
ｌ ７ ０ ・
工 程 科 技
水工建筑物冻融破坏 防治 技术分析
王世 强
（ 黑龙 江省 红 兴 隆 垦 区江 川 水 利 建 筑有 限公 司， 黑龙 江 友谊 １ ５ ５ ８ ０ ０ ）
摘 要： 本文分析 了水 工建筑物冻胀现象和冻害产生的原 因及破坏特征 ， 提 出 了相应的防治措施 ， 供 大家参考 。 关键词 ： 水 工 建 筑 物； 冻 融破 坏： 防 治技 术 压力和冻胀的作用， 这种综合作用的结果， 致使堤坝破坏。因此， 需要采取 综合的防治措施。从消除 、 削弱或限制产生冻融侵蚀、 土体冻胀、 冰压力的 因素和增加堤坝等抗冻融侵蚀 、 抗冻胀和抗冰压力能力， 以及适应这些作 融化期融沉及不均匀融沉的破坏是随着堤坝冻结期衬砌体下土体的 用的能力出发来采取综合的措施。 冻胀和不均匀冻胀造成｝ 寸 砌体的破坏和反复作用造成的，冻结期由于土 ２ 混凝 土建筑物的 冻融破坏防治技 术 体的冻胀 ， 衬砌体产生断裂、 裂缝 、 隆起、 错位等待征。而在冻胀土体融化 混凝土冻融破坏的防治应首先 ８ ＾ 分析冻融破坏的特征及产生冻融破 时， 渗透ｌ 生、 压缩 陛都增加 ， 融化的土体在自重作用下沉陷量大、 不均匀沉 坏的原因ＡＴ ： ， 作出正确的判断， 陷大 ， 使其衬砌体不能复位到原位置， 留下很大裂缝 ， 加重了衬砌体的错 ２ ｌ 混凝 土冻融破坏特征 位、 搭架、 鼓起、 开裂。 同时， 融化 土体的不均匀沉陷使其形成塌坑、 孑 Ｌ 洞。 有 从各种水＿ ＿ 『 二 混凝土建筑物冻融破坏的形式看，破坏的特征可归纳为 的使其衬砌体塌陷滑落， 直至反复多次导致衬砌体全部毁坏。 以下 ｉ种 ： １ ． １ ２录 蚀、 脱落 （ １ 赧 剥蚀。 开始｝ 黻 面起毛、 疏松、 层状剥落 ， 砂浆脱皮， 骨料露 对于含水量较高的土坡段 ，在融解期冰晶从坡表面及冻土以下两个 出， 露砂、 露石、 露筋 ， 这样 由表面开始逐层剥落 ， 向里发展， 严重的形成蜂 方向融化， 融化的水流流动而出现了坡面的逐层录 蚀， 形成一片片土体脱 窝 、 深坑。当ｔ 昆 凝土构件截面较薄， 冻深又大 ， 且吸水饱和时 ， 整个构件疏 落， 在有衬砌体的堤坝段ｎ Ⅱ 剧冻张——融沉的破坏。对于无衬砌的堤坝， 软， 可用手掰掉， 产生崩解现象 ， 严重地影响了混凝土构件的正常工作。 在经常档水位附近更容易出现较大的剥蚀和脱落，当水流通过时则产生 宋层的冻胀破坏。多出现在大体积混凝土内部 ， 具备饱水和冻融循 冲刷， 边坡在较大范同内产生塌落。 环条件， 存在漏水的缺陷， 如水平施下缝 、 裂缝等 ， 经多年的冻融循环， 内部 １ ． １ ３塌滑 的老混凝土冻胀产生隆起 ， 使整个坝匝、 坝顶抬高。隆起的高度严重的可 随着融化深度的加深， 上层融化的土由于排水条件较好而逐渐固结， 达４ ８ ｃ ｍ， 而且垂直变化逐年上升。 渗透系数由大变小， 致使下层刚融化的土中水较难排 Ｉ 叶 Ｊ ， 在土层内部 。 融 。 ） 冰冻裂缝。伴随混凝土冻胀隆起 ， 当产生的膨胀力超过混凝土的抗 化层下部 ， 为冰冻夹层。该冰冻夹层为近似的不透水层， 懈 的水分 掩强度时， 混凝土产生破坏 ， 形成裂缝 。往往在隆起鼓包的中音 时 日 凝土折 不能渗入， 造成上部土体含水量处于饱和状态， 导致融化面与冰冻夹层的 裂， 反复的冻融循环作用， 使裂缝逐渐积累， 裂缝便越来越宽 ， 形成渗水通 交界处抗剪强度降低， 形成滑坡塌滑。 道， 若裂缝在表面更加重了剥蚀 ， 若裂缝在深层老混凝土中， 则更加重了 ｌ ２冻融殴 坊 源 因分 析 深层混凝土的冻胀破坏。当混凝土中的骨料为吸水率较大的岩石 ， 骨料吸 土的冻融破坏受土质、 冻土构造、 水分条件及土体结构的变化影响。 水饱和和受冻时， 更容易产生裂缝 ， 若在表面， 还会产生局部隆起现象。 １ ２１ 融 沉及不均匀融 沉原 因 ２ ２冻融破 坏原因 对于土质堤坝 ， 填土由细颗粒组成的均质堤坝为冻胀ｌ 生土坡 ， 在冻结 了解水 工混凝 土冻融破 坏原因 ， 影 响 冻 期前较高水位的档水、 降雨 情况下 ， 土体含水量大 ， 挡水位降落后由于细 融破坏的因素很多 ， 主要有以下几个方面。 颗粒土渗透系数小 ， 不能很快排ｍ、 同时又由于毛细管作用 ， 在挡水位以 ２ ２ ． １ 水、 负温条件是混凝土冻融破坏的必要条件 上１ － ２ ｍ， 士体含水量显著增大。当气温缓慢降低 、 土体 陧速冻结， 形成层 混凝土是由水泥砂浆及相骨料组成的多孔体。硬化的混凝土中的孔 状冻土构造或网状冻土构造， 它们以冰夹层形式存在， 冰和土呈明显的夹 隙有毛细孔和凝胶孔、 空气泡等一些非毛细孔。 毛细孔大部分为开孔连通 与其他非毛细孑 Ｌ 相 比， 在混凝土中占有的体积最大 ， 可达 １ ０ ％一 １ ５ ％。 层， 或者呈冰脉网状的形式存在， 产生较大的冻胀。此种构造的冻土在逐 的， 渐融化时 ， 从土表面和冻土下两个方向融解 ， 冰晶融化为水 ， 可能很 陕从 如果孔隙中有水 ， 在负温条件下发生冻结 ， 形成静水压和渗透压 ， 这两种 冰融化缝中排出， 体积缩小 ， 压缩 眭增大， 融化土的渗透系数 比冻结前增 压力的作用使混凝土产生了冻融破坏。 大。 若排水条件好， 可逐渐压密固结， 发生沉陷 ； 若排水条件不好， 则含水量 ２ ２ ２外界气温正负变化 ，混凝土的冻融循环是混凝上冻融破坏的必 增加 ， 土体饱和造成湿陷， 由于堤坝渠各处冻结条件不同， 含水量阴面、 阳 要条件负气温下 ， 混凝土孔隙中水冻结成冰 ， 体积膨胀产生膨胀力 ， 在气 面等融化的条件不同， 融化的时间先后 、 含水量不向等， 堤坝渠各处的融 温上升时， 冰体积也嘭胀， 也产 聋 涨 力。这种气温的正负交替变化， 混凝 谨 也不同 。 土孔隙中水反复冻融循环， 使混凝土承受更大的疲劳应力 ， 循环的次数越 １ ２ ２录 蚀和脱落原因 多， 混凝土毛细孔微 结构受到的拉应力逐步加大 ， 反复的作用 ， 使其损 冻结土体逐层融化， 水分从冰融化缝中排出， 对含水量很高的土体 ， 伤 缝 逐 步积累不断扩大。 经过一定的冻融循环后 ， 混凝土中的裂缝会相 孔隙水压力增加 ， 凝聚力显著降低 ， 抗剪强度降低。在融化到—定程度时 ， 互贯通成大裂缝 ， 其强度逐渐降低 ， 最后甚至完全丧失 ， 伎混凝土由表及 由于下部冰夹层没有融化， 形成一个相对不远水层 ， 上部溶解的水不能渗 里遭受破 坏 。 入到地下 ， 若上部排水条件不好，将造成 一 ｔ － ． 部融化土含水量处于饱和状 ２ ２ ３工程管理不善、 养护维修不利 态， 水分沿交界面流动时造成融冰侵蚀 ， 土体的抗剪强度降低 ， 而导致土 工程检查维修不够， 发现异常症状不及时处理。如裂缝 、 漏水、 排水设 体剥蚀和脱落。 施失效等， 使混凝土经常处于炮水状态。有的采取的维修措施不利 ， 多次 １ ２３ 塌滑原 因 维修多次遭受冻融破坏。 冻土融化后 ，特别对于层状和网状构造的冻土，其抗剪强度降低达 综匕 所述， 混凝土的饱和水分条件 、 负气温和频繁的气温正负变化及 ５ ０ ％以上 ， 冻土融化时粘聚力剧烈地变化， 急玩 ４ Ｆ降， 甚至接近于零。随 混凝土的冻融循环是造成混凝土冻融破坏的必要条件 ，加上由于各种原 着逐层融化深度的加深 ， 在融化层与冻结界面以上水流的侵蚀流动， 造成 因使混凝土抗冻能力 氐 及工程管理不善和养护维修不利，从而致使混 土体的剥蚀范同逐渐加大 ， 在融化面上抗剪强度减小 ， 致使边坡不稳定 ， 凝土产生了冻融破坏。 滑坡的范围随融化层加深逐渐加大 ， 当边坡的抗滑力小于滑动力时， 在此 参考文献 滑面上失去稳定， 造成塌滑。 ［ １ 】 曹玉东颜 雷， 孙永强． 混凝土水工建筑物冻融破坏与防治ｌ Ｊ ｌ 水利科技与经 １ ３Ｉ 嘶 济２ ０ ０ ９ ， ９ ． 冻融的侵蚀使堤坝遭受融沉及本均匀融沉 、 剥蚀 、 脱落、 塌滑， 加之冰 Ｉ ２ 、 凤阁提 高混凝土抗 冻性 能不容忽视 的问题ｌ Ｊ ｌ 东北水利水 电， １ ９ ８ ５ ３ ．
严寒地区路堑边坡冻融破坏机理与防治措施
严寒地区路堑边坡冻融破坏机理与防治措施严寒地区的路堑边坡常常受到冻融破坏的影响，这是由于气温的周期性波动导致土壤中水分的冻结和融化所引起的。
冻融作用会导致土体的体积变化，引起岩土体积的膨胀和收缩，从而使路堑边坡产生不稳定或破坏。
冻融破坏机理冻融破坏主要有两个机理：冻胀破坏和冻胀剥蚀。
1.冻胀破坏：在冬季，路堑边坡中土壤中的水分逐渐凝结成冰。
由于冰的体积比水大，当水分凝结成冰时，会引起土体的膨胀。
这种膨胀会产生巨大的应力，从而使路堑边坡发生裂缝和破坏。
2.冻胀剥蚀：在冬季，路堑边坡中土壤中的水分凝结成冰时，会通过冰晶的生长和运动引起土壤的变形和位移。
当冰晶运动到路堑边坡的近表面时，会给土体带来剥蚀作用，从而导致路堑边坡表面的土壤被剥离，形成凹陷和坑洼。
防治措施为了减少冻融破坏对路堑边坡的影响，需要采取相应的防治措施。
以下是一些常见的防治措施：1.强化路堑边坡的排水系统：为了避免路堑边坡土壤中水分的积聚和冻结，需要对路堑边坡进行排水处理，确保路堑边坡内部的土壤处于干燥状态。
可以采用排水沟、排水管等方式进行排水，提高路堑边坡的排水能力。
2.加强路堑边坡的护坡结构：为了增加路堑边坡的稳定性，可以加固路堑边坡的护坡结构，如增加防护网、加装护坡砖等。
这些结构能够提供额外的支撑和保护，减少冻融作用对路堑边坡的破坏。
3.提高路堑边坡的抗冻性能：可以通过改良土壤的方式来提高路堑边坡的抗冻性能。
常用的方式包括加入稳定剂、改良剂等，通过改变土壤的结构和组成，减少土壤中水分的冻结膨胀，并提高土壤的抗冻性能。
4.进行定期检查和维护：严寒地区的路堑边坡容易受到冻融破坏的影响，因此需要定期进行检查和维护。
定期检查可以及时发现冻融破坏迹象，采取相应的补救措施，维护可以修补或加固已经受损的路堑边坡。
总结起来，严寒地区的路堑边坡冻融破坏机理主要包括冻胀破坏和冻胀剥蚀两种形式。
为了减少冻融破坏的影响，需要采取一系列的防治措施，包括强化排水系统、加强护坡结构、提高土壤的抗冻性能以及定期检查和维护等。
浅谈混凝土的冻融破坏及抗冻措施
抗冻性能要求非常高。对于一些重要 的混凝土结构工 程 ， 混凝土 的过 程 ， 水分从材料未冻 水或 从外部 水源补 给 ， 进行宏 观规模 并 的防冻 以及冬季施工 的要求也尤为重要 。 的移动 。第 一层孔穴 中冰冻后 ， 在冰 晶生长 的过程 中， 料质体 材 混凝土受冻害损伤可以区分为两种情况 ： ） １ 剥落脱皮是 由于 受 到拉应力 ， 如果超过抗拉强度 即破坏 。
随着混凝土建筑 物的增多 ， 混凝土 的抗冻性 能要求也 日益提 向材料体内延 伸 ， 在深处 某水 平位 置开始冻 结 ， 一般从较 粗大孔
高， 尤其 在北方 冬季较长 ， 温度较低 的状况下 ， 建筑物对混凝 土的 穴 中水分开始 ， 冰晶形成 后从 间隙吸水 ， 发育增 长 ， 且是不可逆转
冻融引起的混凝土表面材料的损伤 ；） ２ 内部 损伤是表 面没有可见 １２ 成 熟混凝 土受 冻害损伤 有 关原 因 ． 效应而在混凝土 内部产生 的损 害 ， 导致混 凝土性 质改变 （ 它 如动 混凝土构件 中的孔 径分 为 ３个 范畴 ， 即凝胶孔 、 细孔及 气 毛
弹性模量 降低 ） 。至于新拌混凝土受冻 害损 伤后则会 导致 混凝土 泡 ， 在某 一固定负温下混凝 土构件 中水 分只有 一部分是 可冻水 ， 冻胀破坏 。混凝土的冻害会 对建 筑物造成 巨大的危害 ， 以防治 可冻水产生多余体积直接衡量冰冻破 坏威力 。 所 混凝土受冻害损伤在冬季施 工中具有重大意义 【 。 ，
第３ ６卷 第 １ ９期
２０ １０ 年 ７ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｉ Ｈ ＴＥ 兀 Ｅ
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・ １７ ・ ５
冻融侵蚀机理
冻融侵蚀机理一、冻融侵蚀的现象你有没有想过，大自然为什么能把坚硬的岩石给“捶”得支离破碎？其实这背后有个特别的过程，就是冻融侵蚀。
这个听起来挺学术的名词，其实说白了就是冰雪和水在岩石里“折腾”出来的结果。
简单点说，就是水进了岩石的裂缝里，然后在冬天冻成冰，冰膨胀，等冰融化了，水又会渗进去，重复着这个过程，久而久之，岩石就被撬开了。
岩石哪经得起这么“折腾”呢？它可不是铁打的。
冰雪的力量真不是闹着玩的，常常就因为这种冻融的循环，原本坚固的岩石变成了碎块。
这种现象看似简单，但它的破坏力，真的是不得不让人惊叹。
二、冻融侵蚀的机理说到冻融侵蚀，大家可能会觉得有点抽象。
整个过程就像是冬天水滴在车窗上慢慢形成冰块一样，冰一结，体积就膨胀，压力自然也大了。
而岩石中的孔隙就像是那些小缝隙，冰在里边膨胀，压力就会把岩石“顶”开。
然后，冰融化了，水又渗进去，等水再次冻住，它又膨胀，这样的“循环作业”不断上演。
说白了，冻融侵蚀就是“冻”与“融”交替发力，撬开岩石，让它的结构一点点瓦解。
看着冰雪在岩石裂缝中“翻滚”，你就能想象那种坚硬物质被逐渐侵蚀的感觉。
人类的力量在自然面前其实是显得有些微不足道，岩石本来就经不起这样的“考验”，即便是最坚硬的花岗岩，也能在不断的冻融交替下，变得支离破碎。
三、冻融侵蚀的影响这种冻融侵蚀对于自然环境的影响，可以说是巨大的。
冻融侵蚀加剧了山体的崩塌和滑坡。
你看，那些高山峻岭上，不时会有大大小小的岩石滑落下来，往往就是这种冻融循环，让岩石逐渐松动，最终掉下来。
想想看，岩石最开始可能是紧紧粘在一起的，坚不可摧，但经过几个冬天的冻融，它们就变成了“松散”状态，连连掉落。
要是你走在山路上，突然掉下来一块大石头，估计你能吓得掉魂。
冻融侵蚀还影响了土壤和植被的生长。
因为岩石的破裂和土层的流失，土地的结构受到了影响，这样一来，植物的根系就没法牢牢扎根，长势自然也不好。
而且有些植物依赖岩石缝隙中的水分来生长，如果岩石裂开，水分流失，那些植物可就难受了。
混凝土的冻融损伤原理及防治方法
混凝土的冻融损伤原理及防治方法一、混凝土的冻融损伤原理混凝土的冻融损伤是由于混凝土在冬季低温环境下受到冻结作用，水分膨胀而引起的。
随着温度的降低，混凝土内水分开始结冰，水分体积膨胀约9%，这时若结冰的水分不能通过混凝土的孔隙排出，就会使混凝土内部产生很大的内应力，导致混凝土的破坏。
当温度上升时，冻结的水分开始融化，内部应力会变得更大，进一步加剧混凝土的破坏。
此外，混凝土的冻融损伤还会导致混凝土的强度降低、开裂和细观结构的改变。
二、混凝土冻融损伤的防治方法1. 混凝土配合比设计混凝土配合比的设计是防治混凝土冻融损伤的首要措施。
在设计配合比时，应考虑到混凝土的抗冻性能，并确保混凝土的孔隙率和含水率满足要求。
2. 混凝土的密实性混凝土的密实性对抗冻性能有重要影响。
密实的混凝土能够减少混凝土中的孔隙，防止水分进入混凝土内部形成冰晶。
因此，在浇筑混凝土时，应尽量保证混凝土的密实性。
3. 混凝土的养护混凝土的养护可以提高混凝土的抗冻性能。
在混凝土刚浇筑完后，应及时进行养护，使混凝土表面保持湿润状态，防止表面干裂。
同时，应在养护期间逐渐降低温度，使混凝土逐渐适应低温环境。
4. 添加抗冻剂添加抗冻剂可以提高混凝土的抗冻性能。
抗冻剂能够降低混凝土中冰晶的形成温度，减少水分膨胀，从而提高混凝土的抗冻性能。
但是，添加抗冻剂会影响混凝土的强度和耐久性，因此应根据具体情况选择合适的抗冻剂。
5. 防止混凝土表面积水在冬季，混凝土表面积水会加速混凝土的冻融损伤。
因此，在设计建筑物时，应合理设计排水系统，确保混凝土表面不积水。
综上所述，混凝土的冻融损伤是由于混凝土在低温环境下受到冻结作用，水分膨胀而引起的。
防治混凝土冻融损伤的措施主要包括混凝土配合比设计、混凝土的密实性、混凝土的养护、添加抗冻剂和防止混凝土表面积水。
这些措施的实施可以提高混凝土的抗冻性能，减少混凝土的冻融损伤，从而保证建筑物的安全和耐久性。
混凝土水工建筑物冻融破坏与防治
混凝土水工建筑物冻融破坏与防治冻融破坏是混凝土水工建筑物损坏的主要形式之一，它严重影响水工建筑物的正常运行，并缩短其使用寿命，在我省许多水工建筑物建成后5 -10年就因冻融破坏而需进行大规模修补，一些小型建筑物则因破坏而报废。
对此笔者结合多年工作经验，对造成混凝土水工建筑物冻融破坏因素及防治办法谈几点看法：一、造成混凝土冻融破坏的因素（一）内部因素从理论上讲，混凝土在浇筑凝固过程中，由于混凝土中部分水分的析出，内部形成了大量细小并相互连通的孔隙，当这些孔隙充水达到饱和之后，在OoC时开始结冰，封堵了混凝土孔隙与外界相通的孔口，水结成冰使体积膨胀，与此相当的水量被挤到混凝土的孔隙中，使孔隙受到压力，这种压力使混凝土膨胀开裂，融化后混凝土又不能恢复原状，经多次循环，混凝土就失去了承载能力。
另外，混凝土粗骨料粒径越大，冻胀应力也越大，抗冻性也就越差因为混凝土的最薄弱面是卵石与砂浆的结合面，往往在结合面凝聚水分时产生冻胀这种冻胀导致很大的拉应力，骨料直径越大，拉应力也越大。
因此，抗冻混凝土的骨料不宜过大，一般常用的最大粒径为40mm。
(二)外部因素一般来讲，严寒地区比寒冷地区冻融破坏严重，但并非越冷越严重，它还受如下外部因素影响。
1、冻融循环次数。
冻融循环次数的多少是冻融破坏的主要因素，混凝土的抗冻性能、抗冻标号就是按冻融次数来确定的，冻融循环次数多，破坏就严重。
混凝土冻融循环有两种情况，一种是受气温或日光辐射使混凝土温度正负交替造成的；一种是冬季水位涨落使混凝土表面温度正负交替造成的。
2、外部水补给。
有补给水来源的水平施工缝易出现裂缝，混凝土坝的水平施工缝最易因内外温差而先造成裂缝，缝面中的水结冰时，体积增大9%，使裂缝微微张开，且向内部延伸，裂缝张开后，未冻结部分的缝隙产生吸力，将深处混凝土的水分吸到这些缝隙中来，就产生第二次冻结，又形成第二次张开，致使缝宽和缝深增大。
如此继续进行，到第二年春融后，裂缝中免不了夹杂混凝土碎屑而使混凝土无法完全复原。
冻融侵蚀的影响因素及防治措施
冻融侵蚀的影响因素及防治措施冻融侵蚀是指在寒冷地区，由于水在冻结和融化过程中产生的体积变化，导致地表岩土松动，从而引发侵蚀的现象。
冻融侵蚀对地表和土壤的稳定性和生态环境造成了严重影响，因此，研究冻融侵蚀的影响因素和防治措施非常重要。
影响因素1.温度变化：冻融侵蚀主要发生在寒冷地区，温度变化是冻融侵蚀的首要因素。
温度的昼夜变化、季节变化以及年际变化都可能对冻融侵蚀造成影响。
2.土壤含水量：土壤中的含水量是冻融侵蚀的重要因素。
当土壤中的含水量较高时，水在冻结时会形成冰膜，增加冻结的力量，从而加剧侵蚀的程度。
3.土壤固结度：土壤的固结度是指土壤颗粒间的接触力，也是冻融侵蚀的影响因素之一、固结度较低的土壤容易受到冻融作用的影响，从而加剧侵蚀。
4.地形和坡度：地形和坡度对冻融侵蚀有显著影响。
在陡峭的山坡上，水在冻结过程中容易形成冰川，增加了冻融侵蚀的力量。
防治措施1.合理规划土地利用：合理规划土地利用是预防和减轻冻融侵蚀的重要措施。
在寒冷地区，应避免在易发生冻融侵蚀的地区开展农业、工业等活动，减少土壤的破坏和侵蚀。
2.加强水资源管理：合理利用和管理水资源可以减轻冻融侵蚀的影响。
避免水分过度积聚和堆积，以减少冻结过程中水分的体积膨胀造成的压力。
3.提高土壤质量：改善土壤结构，提高土壤的固结度和抗冻性，对于控制冻融侵蚀非常重要。
通过添加有机质、改良土壤、合理施肥等措施，提高土壤的保水能力和抗冻性。
4.构筑防护措施：在易受冻融侵蚀地区，可采用人工构筑的地表覆盖体系，如透水沥青、湿地建设等，能够有效减少水分渗透并加强土壤的稳定性。
5.种植植被：种植植被是防治冻融侵蚀的有效方法之一、植被能够增加土壤的覆盖率，减少土壤的暴露程度，保持土壤的稳定性，减缓冻融侵蚀的过程。
总结起来，冻融侵蚀的影响因素主要包括温度变化、土壤含水量、土壤固结度以及地形和坡度等。
为了减轻冻融侵蚀带来的影响，应采取合理规划土地利用、加强水资源管理、提高土壤质量、构筑防护措施以及种植植被等防治措施。
混凝土冻融循环破坏研究进展
第26卷 第6期Vo l 126 No 16材 料 科 学 与 工 程 学 报Jo urnal o f Mater ials Science &Eng ineer ing总第116期Dec.2008文章编号:1673-2812(2008)06-0990-05混凝土冻融循环破坏研究进展张士萍,邓 敏,唐明述(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210016)=摘 要> 本文对目前混凝土冻融破坏研究新进展进行了全面综述,介绍了已有的关于冻融破坏机理的几种假说,并且对静水压理论和渗透压理论的适用条件以及合理性提出了质疑。
同时论述了孔结构、饱水度、含气量和环境条件对冻融破坏的影响,国内外冻融循环试验方法和判据以及预防冻融破坏的措施。
=关键词> 混凝土;冻融循环;机理中图分类号:T U 528 文献标识码:AAdvance in Research on Damagement of ConcreteDue to Freeze -thaw CyclesZHANG Sh -i ping,DENG Min,TANG Ming -shu(College of Materials Science and Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009,C hina)=Abstract > T he advance in research on damag ement o f co ncr ete caused by freeze -thaw cycles is reviewed.T he ex isting hy po theses fo r deter io ratio n of concrete due to fr eeze -thaw cycles is discussed,and ther e is do ubt on the applicability andratio nalit y of hydraulic pressur e and osmo tic pressur e.T he effect o f pore st ruct ur e,w ater satur ation,air -entr aining and env iro nmental co nditions o n f reeze -thaw damag ement,the testing methods and cr iteria fo r fr eeze -thaw cycles and prev entiv e measures ar e also present ed.=Key words > concrete;f reeze -thaw cycles;mechanism收稿日期:2007-11-14;修订日期:2008-03-03作者简介:张士萍(1982-),女,江苏南京人,博士研究生,从事水泥混凝土耐久性方面的研究。
混凝土的冻融循环原理
混凝土的冻融循环原理混凝土的冻融循环原理混凝土是一种常用于建筑和基础设施的材料，其特点是强度高、耐久性好。
但是，在寒冷的气候条件下，混凝土很容易受到冻融循环的影响，从而导致破坏。
了解混凝土的冻融循环原理对于混凝土结构的设计、施工和维护都非常重要。
冻融循环是指在冰冻和解冻的循环中，混凝土的体积变化和物理性质的变化。
在冬季，混凝土中的水会冻结成冰，导致混凝土体积扩大。
当气温升高时，冰会融化，混凝土体积又会缩小。
这种循环的重复会导致混凝土内部的应力变化，从而引起裂缝、脱落和破坏。
混凝土的冻融循环破坏的主要原因是混凝土中的水分冻结后形成的冰晶会扩大，并且由于冰的密度比水的密度大，所以冰晶会在混凝土中形成一定的应力。
当温度升高时，冰晶会融化，导致混凝土中的孔隙扩大，混凝土的体积也会缩小。
这种体积变化会导致混凝土表面的层状剥落和混凝土内部的裂缝形成。
在冻融循环的过程中，混凝土的破坏还与混凝土的物理性质有关。
例如，混凝土的孔隙率越大，冻融循环对混凝土的破坏越严重。
此外，混凝土的抗压强度也会影响其冻融循环的抗性。
高强度混凝土可以承受更大的应力，因此其抗冻融循环的能力更强。
为了避免混凝土的冻融循环破坏，需要采取一些措施。
首先，需要控制混凝土中的水分，以减少冰晶的形成。
其次，可以采用添加剂来改善混凝土的性质，例如使用掺有气泡剂的混凝土，以减少混凝土中的孔隙率。
此外，在混凝土的设计、施工和维护过程中，还需要考虑气候条件和使用环境，以确保混凝土的抗冻融循环能力。
总之，了解混凝土的冻融循环原理对于混凝土结构的设计、施工和维护都非常重要。
通过控制混凝土中的水分、使用添加剂和考虑气候条件等措施，可以提高混凝土的抗冻融循环能力，从而延长混凝土结构的使用寿命。
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一、混凝土冻融破坏机理分析
混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理作用（干湿变化、温度变化、冻融变化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指标之一。
吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。
其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀９％，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗管压。
由于表面张力的作用，混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。
凝胶孔水形成冰核的温度在－78℃以下，因而由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压力。
另外凝胶不断大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，只有当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。
从实际中不难看出，处在干燥条件的混凝土显然不存在冻融破坏的问题，所以饱水状态是混凝土发生冻融破坏的必要条件之一，另一必要条件是外界气温正负变化，使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环，这两个必要条件，决定了混凝土冻融破坏是从混凝土表面开始的层层剥蚀破坏。
二、混凝土冻融破坏影响
混凝土冻融破坏的影响因素是多方面的。
一是组成混凝土的主要材料性质的影响，如；水泥的品种、水泥中不同矿物成份对混凝土的耐久性影响较大，又如骨料的影响，除了骨料本身的质量对混凝土的抗冻性的影响以外，骨料的渗透性和吸湿性对混凝土的抗冻性也有决定性的作用；二是外加剂的影响，在混凝土施工过程中掺入引气剂或减水剂对改善混凝土的内部结构，改善混凝土的内部孔隙结构可起到缓冲冻胀的作用，大大降低冻胀应力，提高混凝土的抗冻性；三是施工工艺影响，配合比、混凝土的施工、硬化条件等都与混凝土的耐久性有密切的关系，同时混凝土中的单位用水量是影响混凝土抗冻性的一个重要因素；四是防止受水位变化影响，寒冷季节水位变化会引起混凝土的严重冻融破坏需采取有力措施防止；五是严格控制施工质量，混凝土施工质量的好坏，将影响它的抗冻性，因此必须把好质量关，不允许出现蜂窝、麻面，力求密实，表面光滑。
三、混凝土冻融破坏的防治措施
1.预防措施
（1）在混凝土施工中应根据不同情况选择含有不同矿物成份和不同性能的水泥、骨料和外加剂，从材料方面确保混凝土的耐久性；
（2）严格混凝土制作配合比，一定要根据结构类型和所处的环境条件，试验确定关键参数，主要是降低混凝土的水灰比，水泥水化所需水分仅为其重量的２５％左右，若水量加，多余的水就游离析出，产出孔隙，饱和后易受冻胀破坏；另外掺入引气型外加剂是提高混凝土抗冻性最有效的途径之一；
（3）人为地优化建筑物混凝土构件周围的环境条件，以减少或改善致使混凝土冻融的各种不利因素。
2.治理措施
（1）水泥砂浆修补，适用于轻微的表层破坏。
（2）预缩砂浆修补，所谓预缩砂浆是指经拌和好之后再归堆放置30～90min 后才使用的干硬性砂浆，此种方法适高速水流区混凝土表面的损坏。
（3）喷浆修补，多用于混凝土冻融破坏化较严重的部位；喷混凝土修补，是指经施高压将混凝土拌料以高速运动注入被修补的部位，其密度及抗渗性较一般混凝土好，且具有快速，高效的特点。
（4）环氧材料修补，一般有环氧基液、环氧砂浆和环氧混凝土等，这种材料具有较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并与混凝土结合力较强，但价格较贵，施工工艺复杂，材料配比严格，此法可与其它修补方法配合使用，效果更佳。
总之我们应当根据水工建筑物所处的环境、位置和冻融破坏的程度以及原混凝土构件制作的主要材料性能综合选用不同的修补方法，才能获得较好的效果。
四、结语
对于水工建筑物混凝土冻融破坏，应坚持防重于治，首先根据混凝土所处的环境，合理进行配合比设计（水泥品种的选择、外加剂的选用等等）；其次是严把施工质量关，加强工程运行中的养护管理，发现冻融破坏及时采取防范保护和修补措施，以延长工程的使用寿命。