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前夕混凝士路面凍害成因與防治
隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，公路交通量增大，重型運輸車輛的比重越來越大，這對公路路面結構強度和使用性能提出了更高的要求。水泥混凝土路面適應了這種需求，混凝土路面因其施工簡易且適應重交通的要求，也得以快速增長，同時我國北方冬季的凍害對道路的影響也越來越受到行業(yè)的重視，下就這一現(xiàn)象作一下簡要分析：
一、混凝土凍害原因分析：
1.1混凝土路面拌和和施工成型期：混凝土路面其強度增長主要靠水化作用，而在路面的新拌混凝土施工過程中的強度低、空隙率高、含水多，極易發(fā)生凍脹破壞。凍脹破壞的外觀特征是材料體內(nèi)出現(xiàn)若干的冰夾層，彼此平行而垂直于熱流方向。其過程為：結構物表面降溫冷卻時，冷流向材料體內(nèi)延伸，在深處某水平位置開始凍結，一般從較粗大孔穴中水分開始，冰晶形成后從間隙吸水，發(fā)育增長，且是不可逆轉的過程，水分從材料未凍水或從外部水源補給，并進行宏觀規(guī)模的移動。第一層孔穴中冰凍后，在冰晶生長的過程中，材料質體受到拉應力，如果超過抗拉強度即破壞。
1.2混凝土路面養(yǎng)護期滿后：混凝土路面中存在的空隙的有三種，即凝膠孔、毛細孔及氣泡，在某一固定負溫下混凝土中水分只有一部分是可以凝結成冰(以下簡稱可凍水)的，凝結水產(chǎn)生多余體積與冰凍破壞力成正比。而三種孔徑的空隙中，凝膠水由于表面的強大作用不大可能就地凍結，氣泡水和毛細水易凍結因而可凍水主要集中在水泥石及骨料顆粒的毛細孔中?；炷林懈鞣N孔徑的空隙可認為連續(xù)分布，分布在這些空隙中的水在降溫過程中將按順序逐步凍結。凍水一般是溫度的逆函數(shù)，溫度愈低，可凍水愈多。
連續(xù)的毛細管溝網(wǎng)絡體系破壞過程；隨著水化進展凝膠體生成，網(wǎng)絡的聯(lián)系被破壞、分成個別孤立的毛細孔(水在其中凍結的容器)，而凝膠連同其特征性凝膠孔和少數(shù)細小毛孔就構成透水器壁。隨著水化深入，材料質地致密及溫度的下降，將有更多細小空間的水參與冰凍，作為器壁的凝膠的滲水性也不斷減小。
當冰凍多余水受水壓力推動向附近氣泡(逃逸邊界)排除時，材料本身將受到推移水分前進的后應反作用力導致受拉破壞。材料組織愈致密水流宣泄不及，疏導不暢引起的動水壓力增大。
水泥漿中包含的一般是鹽類稀溶液，一旦冰凍后變?yōu)榧儽蜐舛雀叩娜芤?；隨著溫度下降，濃度不斷提高。另一方面鄰近凝膠中水分始終保持不凍，其溶液濃度保持原有的水平，于是在毛細孔溶液和凝膠水之間出現(xiàn)濃度差。濃度差使得溶劑向溶液中自發(fā)擴散滲透，即溶質向凝膠水中擴散，而凝膠水向毛細孔中濃溶液轉移。其結果毛細孔中水分增加，和冰接觸的溶液稀釋，冰晶逐漸生長，長大。當毛細孔穴充滿冰和溶液時，冰晶進一步生長必將產(chǎn)生膨脹壓力，導致破壞。
另一方面在水壓的情況下，水分凍結膨脹，多余水在壓力推動下外流，流向可能消納水分的未凍地點；作為水流的結果壓力消失，析冰情況正好相反：水分不是從冰凍地點外流，而是從未凍地點(凝膠)流向已凍冰地點(毛細孔)，方向恰好相反。未凍地點的水移動一定距離后，最后以冰凍結束，作為水流運動的結果產(chǎn)生壓力。
以上兩點可以綜合為：第一階段毛細孔中始發(fā)的冰凍，向所有方向產(chǎn)生的水壓力，引起內(nèi)應力；第二階段較大毛細孔中水分首先生成冰晶，可從小孔中吸引未凍結水使自身增長，產(chǎn)生靜應力。
骨料作為一個部分，如果冰凍膨脹同樣會成為導致混凝土破裂的應力來源；為了保證混凝土完好，必須要求骨料和水泥凈漿兩者都不破壞。如顆粒大到一定限度以上，核心存在的距離任何逃逸邊界均在臨界尺寸以上的保水區(qū)域，此時將因超過骨料破裂強度的內(nèi)部水壓力而破裂，這就是臨界儲存效應。凡屬中等吸水、細孔結構、滲透較低的巖石，這種危險較突出；空隙多、滲透性強的骨料臨界尺寸也很大。在特殊情況巖石吸水率極低(如石英巖)，可凍水極少，冰水是無滲應力出現(xiàn)；
綜上所述，影響混凝土路面的抗凍性的因素有以下五個方面：
(1)材料的性質(強度、變形、空隙情況)；
(2)氣候條件(凍融循環(huán)次數(shù)、最低溫度、降溫速度、降水量、空氣相對濕度等)；
(3)材料使用方式(降水量、自由水及溫度梯度)；
(4)構造因素：如有筋無筋、體積大小、厚薄、排水措施等；
(5)施工因素：如配合比、拌合、澆搗、養(yǎng)護條件等。
二、混凝土路面凍害防治措施：
要提高混凝土路面的抗凍能力，針對以上論述和分析，從混凝土的原材料選擇、配合比、澆筑和養(yǎng)生四個環(huán)節(jié)著重考慮：
(一)從原材料性質來考慮：
1用抗凍性高的水泥：我國各種水泥抗凍性高低次序如下：硅酸鹽水泥＞普遍硅酸鹽水泥＞礦渣硅酸鹽水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸鹽水泥。在冬季混凝土施工中，應首選硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。
2選用抗凍性好的骨料：根據(jù)施工經(jīng)驗應使用低吸水率小粒徑骨料。
