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发布时间:2020-01-06 00:00:00
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关于混凝土抗冻性能两个问题的探讨
2018年第2期
抗冻性能;机理;温度应力;冻融温度
Freeze resistance; Mechanism; Temperature stress; Freezing and thawing temperature
2018年第2期
1000-4637(2018)02-31-04
1000-4637(2018)02-31-04
朱新钊1,王爱勤2,张承志3
1.佛山市代建项目管理中心,528000;2.苏州混凝土水泥制品研究院有限公司,215004; 3.河南大学土木建筑学院,河南开封,475004

朱新钊1,王爱勤2,张承志3

混凝土的抗冻性能是混凝土耐久性的一个重要指标。我国从南到北,从北纬4°到北纬53°,南北跨越50°左右。从温度看,跨越了寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带五个温度带,有些地方年最低气温从接近20℃到-30℃以下,相差50℃左右。如此大的气候差异,显然冻融破坏情况是截然不同的。

  我国现行的混凝土抗冻性能试验方法有快冻法和慢冻法两种[1]。尽管这两种方法试件尺寸和冻融制度不同,测量指标和评定方法也不同,但有一点是基本相同的,即受冻的温度两种方法基本一致,即:混凝土在-20~-18℃的温度下受冻,这一受冻温度与我国许多地区的环境温度是不相符合的。显然,在中国,不可能找到一个适合所有地区的温度范围,因此,采用了国际上通用的冻融试验方法。为了区别不同地区环境的差异,目前的做法是对于不同的地区,提出不同的冻融循环次数要求,即:不同的地区要求不同的抗冻标号。这种做法是否能反映在不同地区混凝土的抗冻能力?

  针对这一问题,本文首先从冻融变化过程中所产生的热应力角度对混凝土冻融破坏机理进行深入分析,提出热应力在混凝土冻融破坏过程中的重要作用。然后从温度变化与可结冰孔隙的关系以及温度变化对温度应力影响两个方面,提出用耐冻温度评价混凝土抗冻性能的观点。

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混凝土的抗冻性能是混凝土耐久性的一个重要指标。我国从南到北,从北纬4°到北纬53°,南北跨越50°左右。从温度看,跨越了寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带五个温度带,有些地方年最低气温从接近20℃到-30℃以下,相差50℃左右。如此大的气候差异,显然冻融破坏情况是截然不同的。   我国现行的混凝土抗冻性能试验方法有快冻法和慢冻法两种[1]。尽管这两种方法试件尺寸和冻融制度不同,测量指标和评定方法也不同,但有一点是基本相同的,即受冻的温度两种方法基本一致,即:混凝土在-20~-18℃的温度下受冻,这一受冻温度与我国许多地区的环境温度是不相符合的。显然,在中国,不可能找到一个适合所有地区的温度范围,因此,采用了国际上通用的冻融试验方法。为了区别不同地区环境的差异,目前的做法是对于不同的地区,提出不同的冻融循环次数要求,即:不同的地区要求不同的抗冻标号。这种做法是否能反映在不同地区混凝土的抗冻能力?   针对这一问题,本文首先从冻融变化过程中所产生的热应力角度对混凝土冻融破坏机理进行深入分析,提出热应力在混凝土冻融破坏过程中的重要作用。然后从温度变化与可结冰孔隙的关系以及温度变化对温度应力影响两个方面,提出用耐冻温度评价混凝土抗冻性能的观点。
英文名 :
刊期 : 2018年第2期
关键词 : 抗冻性能;机理;温度应力;冻融温度
Key words : Freeze resistance; Mechanism; Temperature stress; Freezing and thawing temperature
刊期 : 2018年第2期
DOI : 1000-4637(2018)02-31-04
文章编号 : 1000-4637(2018)02-31-04
基金项目 :
作者 : 朱新钊1,王爱勤2,张承志3
单位 : 1.佛山市代建项目管理中心,528000;2.苏州混凝土水泥制品研究院有限公司,215004; 3.河南大学土木建筑学院,河南开封,475004

朱新钊1,王爱勤2,张承志3

混凝土的抗冻性能是混凝土耐久性的一个重要指标。我国从南到北,从北纬4°到北纬53°,南北跨越50°左右。从温度看,跨越了寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带五个温度带,有些地方年最低气温从接近20℃到-30℃以下,相差50℃左右。如此大的气候差异,显然冻融破坏情况是截然不同的。

  我国现行的混凝土抗冻性能试验方法有快冻法和慢冻法两种[1]。尽管这两种方法试件尺寸和冻融制度不同,测量指标和评定方法也不同,但有一点是基本相同的,即受冻的温度两种方法基本一致,即:混凝土在-20~-18℃的温度下受冻,这一受冻温度与我国许多地区的环境温度是不相符合的。显然,在中国,不可能找到一个适合所有地区的温度范围,因此,采用了国际上通用的冻融试验方法。为了区别不同地区环境的差异,目前的做法是对于不同的地区,提出不同的冻融循环次数要求,即:不同的地区要求不同的抗冻标号。这种做法是否能反映在不同地区混凝土的抗冻能力?

  针对这一问题,本文首先从冻融变化过程中所产生的热应力角度对混凝土冻融破坏机理进行深入分析,提出热应力在混凝土冻融破坏过程中的重要作用。然后从温度变化与可结冰孔隙的关系以及温度变化对温度应力影响两个方面,提出用耐冻温度评价混凝土抗冻性能的观点。

摘要
参数
结论
参考文献
引用本文

摘   要:从硬化水泥石和骨料热膨胀系数的差异出发,根据冻融过程的温度变化,用弹性力学方法计算了温度变化过程中可能产生的温度应力。根据计算结果,提出温度应力是混凝土冻融破坏的一个重要原因。从水的冻结温度与孔径之间的关系以及温度变化对所产生应力的影响两个方面,分析了混凝土冻融试验结果与在实际使用环境中破坏行为的差异。指出冻融试验结果与实际情况之间的关系不仅与孔分布、硬化水泥石和骨料的弹性模量、热膨胀系数有关,还与混凝土配合比有关。因此,提出用相同冻融循环次数时的耐冻温度表征混凝土的抗冻性能比用相同冻融制度时的冻融循环次数更能体现混凝土的组成与结构特征。

Abstract: From the difference of the thermal expansion coefficient between hardened cement paste and aggregate, the temperature stress which may be caused in the process of temperature change is calculated by mechanics of elasticity according to the temperature change in freezing and thawing process. Based on the calculated results, the viewpoint that the temperature stress is the important reason of freezing and thawing destruction of concrete is put forward. From both of the relationship between freezing temperature and pore size and the influence of temperature change on the stress, the difference between the result of freezing and thawing test and failure behavior under in-site working condition is analyzed. It is indicated that the relationship between the result of freezing and thawing test and actual state relates to pore distribution, the elastic modulus and thermal expansion coefficient of hardened cement stone and aggregate, and mix ratio of concrete. Thus, as the characterization of frost-resisting property of concrete, the temperature of cold-resistance under same frequency of freezing and thawing cycle can reflect better the feature of the component and structure of concrete.
  Key words: Freeze resistance; Mechanism; Temperature stress; Freezing and thawing temperature
关键词:
抗冻性能;机理;温度应力;冻融温度
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 (1)无论是在混凝土冻融试验过程中,还是在实际工程混凝土的冻融过程中,温度应力都是混凝土破坏的一个重要原因。由于温度应力与水的结冰无关,在冬季不结冰地区,或者在干燥地区,可能不存在着由于结冰而产生的渗透压或水压力,但只要降温,温度应力总是存在的。在这种应力的反复作用下,可能导致混凝土中裂纹的形成与发展,甚至可能导致混凝土的破坏。
 (2)无论是从水结冰的角度还是从温度应力的角度看,用统一的冻融温度所得出的试验结果不能反映不同气候条件下实际混凝土的冻融破坏状况。
[1] GB/T 50085—2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 重庆建筑工程学院、南京工学院编.混凝土学[M].北京:中国建筑工业出版社,1987:85.
[3] 吴家龙.弹性力学[M].北京:高等教育出版社,1999.

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