高寒低温地区桥梁混凝土抗冻属性分析及防护方式研究的有效措施
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摘要：混凝土工程的耐久性能够直接关系到整个施工工程的安全性和使用寿命，影响到工程的社会和经济效益，经过半个多世纪的研究，证明我国的混凝土抗冻耐久性整体来说较低，当前的抗冻等级还无法满足其结构安全运行的标准，怎样才能从整体上来不断提高我国建筑物中混凝土所具有的抗冻耐久性，已经成为现在极待解决的问题。本文主要论述了高寒低温地区桥梁混凝土抗冻属性分析及防护方式研究的有效策略。
关键词：桥梁混凝土；抗冻属性；防护方式
中图分类号： K928.78 文献标识码： A 文章编号：
随着我国的基础设施建设速度不断加快，混凝土工程所具有的耐久性问题也越来越受到业内人士的普遍重视，混凝土工程的耐久性能够直接关系到整个施工工程的安全性和使用寿命，影响到工程的社会和经济效益。近些年来，我国的公路铁路工程建设取得了飞速发展，在社会经济的发展过程中起到了重要的作用，这就使得混凝土的抗冻属性显得更为重要。
一、国内外对混凝土抗冻性的研究及发展现状
混凝土建筑物其所处的环境当中但凡有混凝土的内部含水或者是正负温度交替的情况，都会使得混凝土出现冻融循环的问题，最终导致疲劳破坏，当前，国内外的很多学者在关于混凝土的冻融性能上作出了大量的理论性研究，并制定出了混凝土建筑物运行在不同的环境条件下其抗冻耐久性研究的有效途径，日本、美国等国家已经在混凝土抗冻的性能设计中制定了统一的一套模式，不管外界环境如何变化，混凝土的耐久性都必须满足的冻融循环的试验要求，我国以及欧洲一些国家根据建筑物自身所处的环境条件，也设定了不同等级的混凝土抗冻设计要求。在我国高寒低温地区,当混凝土的所处环境为海水环境时应满足冻融循环350次,淡水环境应满足冻融循环250次的要求。经过半个多世纪的研究，证明我国的混凝土抗冻耐久性整体来说较低，当前的抗冻等级还无法满足其结构安全运行的标准，在混凝土建筑工程当中，凡是存在着正负温度交替的一些地区，都会出现混凝土冻融破坏的问题，怎样才能从整体上来不断提高我国建筑物中混凝土所具有的抗冻耐久性，已经成为现在极待解决的问题。
二、高寒低温地区影响桥梁混凝土抗冻属性的分析
1、主要影响因素
混凝土抗冻性与自身抵抗破坏的能力、材料渗透系数、空隙中水含量、冻融速度、冻结的温度以及气泡间距等因素有关，主要的影响因素有施工的质量、掺合料、平均的气泡间距、含气量以及水胶比等。其中混凝水胶比比越大，毛细管就会分布越密集，其吸水率也就越大，在冻融过程当中所产生的渗透压力和膨胀压力也就越大，而其抗冻性也就越差。另外，在混凝土中掺加引气剂，会产生无数互不连续和微小的气泡，能够产生渗透压力和膨胀压力，在混凝土中存在着很多不能连续的气泡，可以使得混凝土孔隙的饱水度难以达到85%-90%，引气剂本身是一种具有憎水作用的活性物质，能够有效降低拌合水表面的张力，使得混凝土的内部可以产生微小稳定的大量封闭式气泡，气泡能够恢复到原装，因此，孔隙内的水即使反复冻结也不会造成太大的压力。在溶解时气泡能够可以使得混凝土抗冻性较强。当前很多建筑工程采用的都是像磨细矿渣粉、硅粉以及粉煤灰等的混合材料，实践表明，使用混合材料对混凝土抗冻性能有影响。如果采用的是优质的粉煤灰，并能够维持含气量就可以使得抗冻性得以提高，掺过硅粉的混凝土其孔结构会发生明显的变化，导致混凝土的结构紧密，能够有助于改善气泡的参数，从而提高混凝土的抗冻性。
2、负温、水、冻融循环破坏影响
与冻融破坏有关的环境因素主要有水、最低温度、降温速率和反复冻融次数，混凝土的冻融损伤只发生在混凝土内部含水比较充分的情况。只有有水和负温才能够出现冰冻，混凝土在负温的条件下内部孔隙会出现冻结，而在正温的条件下融化，这样一冻一融就很容易使混凝土的内部结构受到破坏，能够形成冻融的条件主要包括气温的正负交替以及冬季水位的涨落，可以使得混凝土的表面冻融，如果反复冻融的次数越频繁越多，那么混凝土的再生能力就会越弱，其冻融破坏也就会越严重。
3、干湿状态对混凝土的影响
水在完全结冰之后体积会出现很大程度的膨胀，如果在混凝土的孔隙当中充满水，那么这样的膨胀状态就可以使得混凝土出现破坏开裂，当混凝土孔隙的饱水度小于85%-90%这一临界饱水度时，理论上讲混凝土是不会受到破坏的，连续的反复冻融可使混凝土内部的饱水程度不断增加，一旦达到或超过临界饱水度，就有可能很快发后冻坏，因此混凝土的饱和状态和干湿程度对自身所产生的破坏影响是很大的。
4、施工质量所产生的影响
施工的质量对混凝土的抗冻性能够产生决定性的影响，不少能够在试验室达到相关要求的混凝土，在现场的施工中却往往难以满足要求，导致施工的质量差，出现严重问题。
三、高寒低温地区桥梁混凝土抗冻属性的耐久性措施
混凝土耐久性在我国各个地区都有差异，在高寒低温地区强调混凝土的抗冻性，混凝土结构爱冰冻后再融解形成冻融循环其破坏性强度是否下降。由于混凝土是各种物理特性不同的材料所组成，遇到外部高寒低温气候条件，混凝土内部毛细孔中的多余水份会随温度降低而结成冰，使体积变大，破坏混凝土内部结构稳定，为了解决这一矛盾提出了以下高寒低温地区桥梁混凝土抗冻耐久性的几点措施。
1、控制水胶比不断提高混凝土密实性
密实度是影响混凝土强度的一种重要指标，而水胶比也是影响其密实度的一种重要因素，要想提高混凝土自身的抗冻性，需要从降低水灰比开始入手，现在最有效的一种方法就是在混凝土中掺加减水剂，所谓减水剂，就是在对混凝土进行搅拌时所使用的一种能够大量降低拌合物所用水的含量的一种外加剂，加入减水剂不但能够使水泥颗粒物均匀分散，而且能够明显减少混凝土的用水量，达到减小水胶比的目的，从而不断提高混凝土的强度，研究表明，混凝土的最大水胶比在高寒低温地区的大气环境应控制在0.50以内，能够有效提高混凝土的抗冻性。
2、加强混凝土早期养护
混凝土的早期冻害会直接关系到其增长强度和正常硬化，这就要求在冬季施工时必须要对混凝土进行早期的养护，可以在混凝土中加入防冻剂来防止其早期受冻，常用到的热养护方法就是蒸汽养护法、电热法等。
3、选择正确的水泥品种
水泥品种选择的正确与否对于混凝土的抗冻性具有重要的影响，主要原因在于水泥熟料部分硬化的速度以及相对体积是不同的，在其他的条件相同的情况下，纯熟料的硅酸盐混凝土一般要比掺加了混合材料的混凝土抗冻性强，实践表明，在高寒低温的地区进行施工建设时应当优先选择低水化热普通的硅酸盐水泥，并且最小水泥用量应控制在每立方混凝土不小于300Kg，对提高混凝土抗冻性能有很大帮助。
4、充分保证混凝土的强度
混凝土的强度和抗冻性之间是存在密切联系的，在高寒低温地区最低混凝土强度等级不低于C30，提高混凝土强度是保证其抗冻性强的重要基础，另一方面，如果强度越高，那么混凝土干缩的可能性也就越大，同时也可能易裂、较脆，因此在使用时必须要对混凝土的强度进行合理的检测和使用，保证混凝土的强度与实际的环境需要相吻合，从而保证桥梁施工建设的正常进行，提高工程建设的效率。
5、生产过程加强控制
在生产过程当中加强对质量的控制对于保障混凝土的抗冻性至关重要，在施工准备前期，需要按照相关的管理程序，现场组织施工人员和工地试验室等，组织各类技术人员参与到技术交底和知识培训中来，系统地学习相关知识，掌握实践技术要领，在对现场各环节进行控制时，要满足相关标准要求和规范，对于生产混凝土的配料宜采用自动计量装置，各种衡器的精度应符合技术要求，计量应准确且有计量部门出具的计量标定证书。混凝土配料时应根据配合比按质量投料，配料重量的允许偏差应控制在范围内，胶凝材料允许偏差为±1%，粗、细集料允许偏差为±2%，水、外加剂允许偏差为±1%。对于原材料方面，粗集料宜选用连续级配，其最大粒径不宜大于37.5mm，含泥量应大于1%，细集料的含泥量应不大于2%，集料的坚固性5次循环试验损失应不大于3%。对于现场方面，应严格按照施工技术交底进行把关才能撑控好每个环节，才能落实生产过程中的加强控制，提高工程质量。
结语：近些年来，我国在严寒地区的桥梁混凝土工程建设由于自然环境恶劣相继出现了很多病害，使得人们对于混凝土冻融剥蚀的问题也开始加强重视，单纯提高对混凝土材料的要求还不能对特殊的一些情况消除破坏影响，必须要采取一系列工程措施对其进行防治，才能不断完善混凝土在高寒低温地区的实际应用效果。
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