混凝土抗冻性主要影响因素

引起混凝土冻融破坏的主要原因是混凝土微孔隙中的水。在温度正负交替作用下，形成冰胀压力和渗透压力联合作用的疲劳应力。在这种疲劳应力的作用下，混凝土产生了由表及里的剥蚀破坏，从而降低混凝土强度，影响建筑物安全使用。因此混凝土的抗冻性是混凝土耐久性的重要指标。

混凝土的抗冻性与其内部孔结构、水饱和程度、受冻龄期、混凝土的强度等许多因素有关。而混凝土的孔结构及强度又主要取决于其水灰比、有无外加剂及养护方法等，分述如下。

1.水灰比

水灰比直接影响混凝土的孔隙率及孔结构。随着水灰比的增大，不仅饱和水的开孔总体积增加，而且平均孔径也增大，因而混凝土的抗冻性必然降低。国内外有关规范均规定了用于不同环境条件下的混凝土最大水灰比及最小水泥用量。

2.含气量

含气量也是影响混凝土抗冻性的主要因素，特别是加入引气剂形成的微细气孔对提高混凝土抗冻性尤为重要。因为这些互不连通的微细气孔在混凝土受冻初期能使毛细孔中的静水压力减少，起到减压作用。在混凝土受冻结冰过程中，这些孔隙可阻止或抑制水泥浆中微小冰体的生成。每一种混凝土拌合物都有一个可防止其受冻的最小含气量。除了必要的含气量之外，要提高混凝土的抗冻性，还必须保证气孔在砂浆中分布均匀。通常可用气泡间距来控制其分布均匀性。混凝土含气量及气孔分布的均匀性可用掺加引气剂或引气型减水剂、控制水灰比及集料粒径等方法予以调整。

3.混凝土的饱水状态

混凝土的冻害与其孔隙的饱水程度紧密相关。一般认为含水量小于孔隙总体积的91.7%就不会产生冻结膨胀压力，该数值被称为极限饱水度。在混凝土完全饱水状态下，其冻结膨胀压力最大。混凝土的饱水状态主要与混凝土结构的部位及其所处自然环境有关。一般来讲，在大气中使用的混凝土结构，其含水量均达不到该极限值，而处于潮湿环境的混凝土，其含水量要明显增大。最不利的部位是水位变化区。此处的混凝土经常处于干湿交替变化条件下，受冻时极易破坏。另外，由于混凝土表层的含水率通常大于其内部的含水率，且受冻时表层的温度均低于其内部的温度，所以冻害往往是由表层开始逐步向内深入发展的。

4.混凝土受冻龄期

混凝土的抗冻性随其龄期的增长而增高。因为龄期越长，水泥水化越充分，混凝土强度越高，抵抗膨胀的能力越大。这一点对早期受冻的混凝土更为重要。

5.水泥品种及集料质量

混凝土的抗冻性随水泥活性增高而提高。普通硅酸盐水泥混凝土的抗冻性优于混合水泥混凝土(这是因为混合水泥需水量大)，更优于火山灰水泥混凝土的抗冻性。混凝土集料对其抗冻性的影响主要体现在集料吸水量的影响及集料本身抗冻性的影响。一般的碎石及卵石都能满足混凝土抗冻性的要求，只有风化岩等坚固性差的集料才会影响混凝土的抗冻性。在严寒地区室外使用或经常处于潮湿或干湿交替作用状态下的混凝土则应注意选用优质集料(指无软弱颗粒及风化岩的集料)。

6.外加剂及掺合料的影响

减水剂、引气剂及引气减水剂等外加剂均能提高混凝土的抗冻性。引气剂能增加混凝土的含气量且使气泡均匀分布，而减水剂则能降低混凝土的水灰比，从而减少孔隙率，最终都能提高混凝土的抗冻性。粉煤灰掺合料对混凝土抗冻性的影响，则主要取决于粉煤灰本身的质量与掺量。掺入适量的优质粉煤灰，只要保持混凝土等强、等含气量就不会对其抗冻性产生不利影响。如果掺入质量不合格的粉煤灰，或掺入过量的粉煤灰，则会增大混凝土的需水量和孔隙度，降低混凝土的强度，同时也必然降低其抗冻性。