混凝土冻融破坏机理的分析
L=J } () 1
联立方程( ) ( ) 以求解 出待定 参数 k 2 、3 可 和 的表达
=(g 。 15)/ 1C 一l ) k =N 1 一 g (g 。 g , N x () 4 得到参数 k 和 的值 以后 , 函数 关系式 ( ) 1 的形 式就确 定 了。 要通过试验得到混凝土强度损失百分数 厶与冻融循环 ( 下转第 2 0页 )
2 1 年 第 9期 01 ( 总第 2 1期) 1
黑龙 江交通科 技
HELONGJANG JAOTONG J L I I KE
No. 2 1 9, 0 1
( u o 2 1 S m N .1 )
混 凝土 冻 融破 坏机理 的分 析
魏 宪发
( 黑龙 江省 交通科学研究所 )
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一
细孔 , 这些孔 隙中常混有空气 , 当毛细孑 中的水 结冰膨胀时 , L 这些气孔能起缓冲作用 , 能将一部分未结冰 的水挤人胶凝孔 中, 从而减小膨胀压 力 , 免混凝 土 内部 结构破 坏。但 当混 避 凝土处 于饱水状态受冻时 , 其毛细孔壁 同时承受 毛细孔冰 晶 膨胀压 和凝胶孔渗透压两种压力 , 两种压力超过混凝土 当这 的抗拉强度时 , 混凝土就会开裂 ; 在反复冻融循环后 , 混凝 土 中的裂缝 由表及里相互贯 通 , 其强度逐 渐降低 , 至完全丧 直 失使用 性能。 混凝 土的抗冻性与其 内部孔结 构 、 水饱 和程度 、 受冻 龄 期 和混凝土 的强度等许多因素有关 , 中最 主要 的因素是它 其 的孔结构 , 而混凝土 的孔 结构 是 由混凝 土水灰 比、 添加剂 和 施工养 护方法等 因素决 定 的。一般 来说 , 水灰 比较 小、 内部 孑隙少 、 L 密实且强度 高的混凝 土抗冻 性较好 ; 添加 引气剂使 混凝土结 硬后 内部包含大量分布较为均匀的封闭微气孔 , 可 以大大改善混凝土的抗冻性。 2 冻融破坏对材料 参数 的影 响 () 1 削减构件截面尺寸 冻融破坏一般 先使 构件 边角 混凝 土 ( 应力 比较 集 中的 部位) 开裂 、 剥落和松脱 , 然后 从表 面开始 向内部剥 落 , 使构 件截面积削减 , 可以在 现场实测 出构件 尺寸削 弱情况 , 以实 际尺寸带人结构力学计算模型和承载力计算公式。 () 2 降低混凝土强度和弹性模量 冻融循环使得混凝土 内部结构逐步解离和破坏 , 材料呈 松脆化趋势 , 强度 和弹性模量 明显 降低 。在用慢冻法测混凝 土抗冻标号 的试验 中, 当冻融循环 次数 到达混凝 土抗冻标号 值时 , 混凝土强度下 降接 近 2 % , 5 可见强 度 的降低是不可 忽 视 的。但 目前对于混凝土 抗冻标 号 、 凝土饱 水程 度、 融 混 冻 循环次数、 质量损失 等因素与混凝 土强 度降低之间的量化 关 系, 并没有可资引用 的研究成果 , 因而如何确 定 旧桥 结构 混
,
在北方地 区的寒冷季节 , 混凝 土硬 化后 存留在毛 细孔 中 的 自由水遇冷冻结冰会发生体积膨胀 , 引起混凝土 内部结构 的破坏 , 称混凝 土冻融破坏 。 事实上 , 一般情况下 , 毛细 孔 中的水结 冰并不会 使混凝
土 内部 结 构 遭 到 严 重 破 坏 , 为 混 凝 土 中 除 了 毛 细 孔 之 外 , 因 还有一些水泥水化后形成 的胶凝 孔和其 他原因形成 的非 毛
的中间点来获得, 假定该点坐标为( 。 。, c , )这样就可以得到 关于待定参数 k 的两个方程( ) 3 和 2 和()
5=k , N L =k 。 C 式为 () 2 () 3
凝土经多次冻融循环作用后的剩余强度, 是个有待探讨的课
题。
通过 已有大量混凝土抗冻性试验资料可 以看 出, 混凝 土 质量损失与冻融循环次数 近似呈抛 物线关 系且 同一批混凝 土抗冻性表现较为稳定 , 图 1 如 中三组试 件测 得 曲线所 示。 图中横坐标为冻融循环次数 c 次 ) 纵坐标 为混凝 土质量损 ( , 失百分数 三 % )设 两者 的数量关 系可近似 由式( ) ( , 1 表达
摘
要: 混凝土在饱水状态下冻融循环产生的破坏作 用称为冻融破坏 。水在 混凝 土毛细孔 中结冰造 成冻胀
开裂使混凝 土弹性模量 、 抗压强度 、 抗拉强度等力学性能严重下 降 , 害结 构物 的安 全。一般混凝 土的冻融 危 破坏 , 在其表面都可 以看到
关键词 : 冻融破坏 ; 混凝 土弹性模量 ; 冻融循环 中图分类号 :4 6 1 U 1 .
1 冻 融破 坏 机 理
文献标识码 : C
文章编号 :0 8— 33 2 1 ) 9— 0 8 1 10 3 8 (0 1 0 0 1 —0
为冻融循环次数 ; 为待定系数 ; | i } 为待定指数 。
冻融循 环次数 每组 试件 质量报 失 b
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一 一一
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壤融循环 次数
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璩融循 环扶数
图 1 混凝土质量损失与冻融循环次数关系曲线
观察 比较图 1中各组试 件给 出的曲线 , 可知式 ( ) 1 中待 定参数 k 和 是随混凝 土 自身抗 冻性能变 化而变 化的。若 已知方程 ( ) 1 的两个边界条件 ( 不包含 坐标 原点 ) 就可以确 , 定两个待定参数的取值 。一个 现成 的边界条件 就是按现 有 相关混凝土试验规范规定 , 当混凝 土冻融循环次数达到其 抗 冻标号 Ⅳ时 , 其质 量损 失达到 5 ; % 另一个边 界条件 可以从 冻融循环到一定次数 时取 某组试 件 £一c曲线 上某一稳 定