完整版《混凝土抗冻耐久性研究》土木工程检测1班毕业论文.docx

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完整版《混凝土抗冻耐久性研究》土木工程检测1班毕业论文

哈尔滨铁道职业技术学院

毕业设计

设计题目对混凝土的抗冻耐久性的研究

学生姓名霍英亮

专业班级土木工程检测技术2010级

（1）班

指导教师夏芳

城市轨道交通学院

2013年6月

对混凝土的抗冻耐久性的研究

摘要

本论文针对北方寒冷地区混凝土冻融破坏问题,扼要综述了国内外混凝土抗冻耐久性技术的研究动态,叙述了利用矿物掺合料和复合掺入是改善混凝土抗冻耐久性的有效措施。

混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。

现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB）中，明确规定混凝土结构设计采用极限状态设计方法。

但现行设计规范只划分成两个极限状态，即承载能力极限状态和正常使用极限状态，而将耐久性能的要求列入正常使用极限状态之中。

且以构造要求为主。

混凝土的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能不仅包括结构的安全性，而且更多地体现在适用性上。

关键字：

混凝土耐久性冻融破坏矿物掺合料

绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

一、混凝土的耐久性研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1、混凝土的耐久性内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1混凝土的主要腐蚀性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1.1混凝土的抗侵入性和抗渗性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

二、混凝土冻融破坏的机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

三、影响混凝土抗冻耐久性的因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

四、提高混凝土抗冻耐久性的措施．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

4.1外加剂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

4.2掺合料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

4.2.1硅粉的掺入．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

4.2.2　矿渣的掺入．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

4.2.3　粉煤灰的掺入．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

4.2.4消除混凝土自身的结构破坏因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

4.2.5保证混凝土的强度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

五、目前提高混凝土耐久性基本有以下几种方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

六.高强混凝土抗冻融技术现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

七、结语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

一、混凝土的耐久性研究

1、混凝土的耐久性研究内容包括：

钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、碱集料破坏。

混凝土的抗冻性作为混凝土耐久性的一个重要内容，在北方寒冷地区工程中是急待解决的重要问题之一。

与钢材和木材相比,混凝土或钢筋混凝土抵抗环境作用的能力较强,常被认为是耐久的材料,但实际情况并不总是如此.环境作用下的材料劣化现象主要是钢筋腐蚀和混凝土腐蚀.埋在混凝土中的钢筋通常不会锈蚀,这是由于混凝土显碱性,会在钢筋表面形酡一层氧化的保护膜防止锈蚀发展.主要有两种情况可以破坏钢筋表面的氧化膜,并在氧气与水分的参与下使钢筋发生持续的锈蚀:

一种情况是大气中的CO2从混凝土表面向里入侵并与混凝土中的碱性物质氢氧化钙起化学作用生成中性的碳酸钙,使混凝土强度降低,当碳化发展到钢筋表面,破坏了钝化膜得以形成的条件,钢筋就会发生腐蚀;一种情况是周围环境中的氯离子从混凝土表面逐渐侵入到混凝土内部,当到达钢筋表面处的氯离子浓度积累到一定值（临界浓度）后也会破坏钝化膜,氯盐引起钢筋混凝土锈蚀发展速度很快,远比碳化锈制混凝土时使用海砂或掺入盐类外加剂（如冬季施工时使用氯盐防冻剂）快.【1】

1.1混凝土主要腐蚀有冻融破坏和化学腐蚀。

饱水的混凝土在冻融环境中容易发生开裂剥落等损坏,主要原因在于混凝土中的毛细孔隙水受冻后膨胀并产生压力。

饱水程度不高的混凝土因孔隙内的饱水程度不断积累.配制混凝土时加入化学引剂可在混凝土体内产生大量的封闭微细气泡,是防止混凝土冻融破坏的最有效手段.冬矢喷洒除冰盐能促使混凝土饱水,除冰盐还能使混凝土中的水泥浆体在受冻时产生很高的渗透压力和水压力,使混凝土面层起皮剥落。

混凝土的化学腐蚀主要来自周围水体和土体中含有硫酸盐、碳酸等盐类和酸类化学物质的侵蚀.硫酸三钙起作用形成硫铝酸钙（钙矾石）,这两种反应均造成体积膨胀,使混凝土开裂破坏.当硫酸盐在混凝土孔隙水中的浓度不断增加并过度饱和而结晶时,也会产生非常大的压力使混凝土开裂.这种情况常发生在盐碱地区,当地下水、水中的硫酸盐渗入混凝土内部并通过孔隙水的毛细作用上升到地表以上时,在相对干燥的环境下,孔隙水中的硫酸盐浓度不断积累并发生结晶。

海洋环境下当混凝土接触海水并频繁处于干湿交替的状态时,也会出现类似情况.硅酸盐水泥混凝土的抗酸能力较差,当接触的水呈酸性（pH值小于6.5）时就会出现问题。

混凝土还会受到自身的化学腐蚀,其中较为常见的一种是混凝土的碱一骨料反应.当配制混凝土时使用了含有活性矿物成分的砂石骨料,后者会与混凝土的碱发生化学反应,形成某种某种胶凝体,遇水后体积膨胀可使混凝土发生胀裂破坏.以上所说的种种劣化过程,都需要有水的参与或以水作为媒介.为了阻止水分、氧分二氧化碳等气体和盐酸等有害物质侵入混凝土内部，最根本的措施就是要增加混凝土材料自身的抗侵入性或抗渗性,并增加钢筋的混凝土保护层厚度,以延缓有害物质到达钢筋位置的时间。

【2】

传统的混凝土由水泥、砂、石加水拌和而成,水泥与水发生化学反应,水化后形成的固体水泥浆体由水化硅酸钙（C-S-H凝胶）、氢氧化钙和少量的水化铝硫酸钙与未水化的水泥颗粒组成,并将砂石胶绪在一起。

【水化硅酸钙占固体浆体的60%以上,强度高,性能也较稳定.氢氧化钙约占25%,强度较低,遇水易析出并易遭外界酸碱的侵蚀,是水化产物中的簿弱环节,但氢氧化钙使混凝土呈碱性,有利于混凝土中的钢筋不受锈蚀.硬化后的水泥浆体中还含有大量的毛细孔隙,大小可从0.01-5微米,其尺寸分布与体积取决于水泥浆体的水灰比与水化程度.毛细孔隙原为拌和水占据的空间,水泥水化后的体积约可增加一倍,随着龄期增长,水化不断完善,毛细孔隙结构得以改善.在水化良好的低水灰比浆体中,毛细孔隙尺寸在0.01-0.1微米的范围内,而在高水灰的早期浆体中,毛细孔隙被认为对强度和抗渗性有害.对普通混凝土来说,水泥浆体的强度和抗渗性一般要比砂石差得多,而浆体与石子之间的界面结构更为薄弱.为了增加混凝土的密实性和抗渗性,最主要的手段是要减少拌和水的用量,改善水泥浆体和界面的微结构,降低毛细孔隙尺寸.另外,在低用水量的前提下,还应在混凝土中加入粉煤灰、磨细矿渣矿渣等矿物掺和料与水泥水化产物中的氢氧化钙发生化学作用（火山灰反应）后生成的产物可进一步改善混凝土的微结构,并消耗部分的不利于混凝土强度和化学稳定性的氢氧化钙.加入大掺量矿物掺和料还能有效抑制硫酸盐、酸、碱-骨料反应等化学腐蚀,并能显著提高混凝土抗氯盐侵入的能力。

【9】

而高性能混凝土具有丰富的技术内容，尽管同业对高性能混凝土有不同的定义和解释，但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计，保证拌和物易于浇筑和密实成型，不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝，硬化后有足够的强度，内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。

基于上述特点，高性能混凝土成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。

【10】

高性能混凝土的核心是保证耐久性。

耐久性对工程量浩大的混凝土工程来说意义非常重要，若耐久性不足，将会产生极严重的后果，甚至对未来社会造成极为沉重的负担。

据美国一项调查显示，美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万亿美元，每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。

美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏，平均每年有座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足20年；美国共建有混凝土水坝3000座，平均寿命30年，其中32%的水坝年久失修；而对二战前后兴建的混凝土工程，在使用30-50年后进行加固维修所投入的费用，约占建设总投资的40%-50%以上。

回看中国，我国50年代所建设的混凝土工程已使用40余年。

如果平均寿命按30-50年计，那么在今后的10-30年间，为了维修这些建国以来所建的基础设施，耗资必将是极其巨大的。

而我国目前的基础设施建设工程规模宏大，每年高达2万亿人民币以上。

照此来看，约30-50-年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费用和重建费用将更为巨大。

因此，高性能混凝土更要从提高混凝土耐久性入手，以降低巨额的维修和重建费用。

【11】

1.1混凝土的抗侵入性或抗渗性

主要取决于毛细孔隙的孔径分布和孔隙率等孔结构特征.不同的侵蚀物质往往以扩散、渗透、吸收等不同传输机理通过混凝土中连通的毛细孔隙侵入到混凝土内部.扩散是流体中的自由分子或离子通过无序远动从高浓度区到低浓度区的净流动,其驱动力是浓度差;渗透是在压力差的驱动下而产生的流体运动;而吸收则是毛细孔隙表面张力引起的液体传输。

此外,还有一些机理引起侵蚀介质在混凝土毛细孔隙内的传输,如分子力的吸附和电场驱动下的离子迁移.【3】

二氧化碳、氧气和水蒸气等分子主要通过空气中的扩散机理传输,其在混凝土中的扩散过程与混凝土的含水量或湿度有很大关系.如果混凝土长期湿润或处于水下,混凝土毛细孔隙内饱水,气体分子就不容易扩散到混凝土内部,这种环境条件下的混凝土很难碳化;相反,如果环境湿度不高或比较干燥,毛细孔隙内的水分少而部分中空,二氧化碳扩散快,碳化速度也快.受雨淋的混凝土与有遮蔽的相比,前者的湿度相对较大,碳化速度较慢。

但是混凝土碳化的化学反应需要有一定水分,如环境条件过于干燥,碳化也不会发生。

另一方面,如果没有足够的水分和氧气供给,钢筋即使因混凝土碳化而脱钝,也不会发生持续的锈蚀.所以对钢筋而言,最易发生锈蚀的环境条件是干湿交替. 

强度和耐久性是混凝土的两大基本特性，也是混凝土科学的两个主要的研究体系。

随着混凝土科学技术的发展，人们对能源节约的认识，其耐久性问题越来越受到重视 

我国地域辽阔，地跨温热二带，海岸线漫长，面临的条件比较严酷，出现问题也比较突出。

有些工程处于水位交变区域（如海港码头处于潮汐变化段），使用20~70年均因反复冻融导致破坏，严寒地区不少水工建筑使用不到10年需要大修，华南、华东的海港码头处于浅浪区的梁板底部（高柱码头、重力式沉箱码头），由于钢筋锈蚀，发生顺筋开裂剥落相当严重普遍。

曾经调查18座仅用7~25年的海港码头结构，其中因钢筋腐蚀而破坏或不耐久的占80%，原为全优工程的宁波北伦港10万吨级矿石中转码头已经普遍顺筋开裂需要大修。

我国现有建筑老化现象也相当严重，截止20世纪末，据统计23.4亿平方米的工业与民用建筑进入老龄期，处于提前退役状态，其中一个重要原因是20世纪50年代为了加快施工，冬季采用了氯盐类防冻剂，对钢筋锈蚀严重。

因此，混凝土的冻融破坏是我国建筑物老化病害的主要问题之一，严重影响了建筑物的长期使用和安全运行，为使这些工程继续发挥作用和效益，各部门每年都耗费巨额的维修费用，而这些维修费用为建设费用的1～3倍。

美国投入混凝土基建工程的总造价为16万亿美元，据估计今后每年用于混凝土工程维修和重建的费用估计达3000亿美元。

二、混凝土冻融破坏的机理

混凝土在饱水状态下因冻融循环产生的破坏作用称为冻融破坏。

冻融破坏一般发生在寒冷地区经常与水接触的混凝土结构工程，如处于水位变化区域的海工、水工混凝土建筑结构物，城市配套设施水厂水池的建筑物，与水接触的混凝土道路路面以及房屋建筑的墙面、勒脚等混凝土冻融破坏的表现是冻膨开裂和表面剥蚀脱落两个方面。

混凝土的冻融破坏机理是一个尚未完全研究清楚的问题，一般认为是水在负温下结冰后体积膨胀产生静水压力和水分迁移引起的渗透压力导致了混凝土的冻融破坏。

水结冰时体积膨胀约为9%，如果毛细孔中的含水率达到某一临界值，水的结冰膨胀就会产生很大的静水压力。

混凝土毛细孔内冰的蒸气压，这个蒸气压差推动未冻水向冻结区迁移，由此形成的压力即为渗透压力。

冻结区水结冰后，使未冻溶液中盐的浓度增大（环境中的盐、水泥水化产生的可溶盐和外加剂带入的盐），与周围液相中盐的浓度差别也会产生一个渗透压力。

当静水压力超过某一数值时，就会导致混凝土中微裂缝的扩展，多次冻融使裂缝不断扩展直至破坏。

根据静水压假说，硬化后混凝土的空隙有凝胶孔、毛细孔、空气泡等。

凝胶孔的孔径很小，一般为（15~20）×10-10m；毛细孔的孔径一般为0.01~10μm之间，而且往往互相连通；空气泡是在混凝土搅拌与振捣时由大气中吸入或掺引气剂产生，一般为封闭球状。

混凝土在水中时，毛细孔处于水饱和状态，而空气泡内壁虽也吸附水分，但在常压下很难达到饱和。

混凝土孔溶液中由于溶有钾、钠、钙离子等，溶液饱和蒸汽压比普通水低，水泥浆体中的自由水冰点约为-2~-1℃，孔径越小，孔内水的饱和蒸汽压越低，冰点也越低，凝胶空内的水由于孔径很小，冰点很低（一般为-80~-70℃），实际上是不可能结冰的，结冰的水只能是毛隙孔中的水，而且往往是从表层的粗孔开始逐渐向内部细孔发展。

水结冰体积膨胀9%。

首先粗孔中的水结冰体积膨胀向外顶压，使未结冰的水溶液产生静水渗透压力，同时水结冰的膨胀作用也对水泥石固相产生压力，当固相的膨胀压力与液相的静水渗透压力对混凝土产生的环向拉应力超过混凝土抗拉强度，从而造成混凝土的破坏。

如果混凝土拌合是掺入引气剂，混凝土硬化后生成大量独立封闭球形气泡，直径在25~500μm,且不易吸水饱和，空气泡的存在缩短了毛隙孔渗水渠道的距离使受压迫的孔隙水就近排入其中，减小了静水渗透压力，同时对固相的膨胀压力也起到了卸压缓解作用，从而使混凝土抗冻性大大提高。

三、影响混凝土抗冻耐久性的因素

由上述混凝土冻融破坏机理可知,混凝土抗冻性与空气泡的间距、降温速度、抗冻水的含量、材料渗透系数及结构抵抗破坏能力有关。

其中空气泡的平均间距是影响混凝土抗冻性的最主要因素，平均气泡间距越大，则冻融过程毛细孔中静水压力和渗透压力越大，是混凝土冻融破坏作用越大；而平均气泡间距大小与混凝土中含气量大小、水泥浆体含量及平均气泡半径有关，水泥浆体含量取决于水灰比和水泥用量，平均气泡半径主要取决于引气剂质量及搅拌、振捣施工工艺条件，其中水灰比和含气量是影响气泡间距的主要因素。

混凝土的水灰比越大，孔隙率越大，混凝土处于水饱和状态时的含水量越大，可冻水的含量越多，结冰速度越快，气泡结构越差，平均气泡结构间距增大。

可见水灰比是影响混凝土抗冻性的主要因素之一。

四、提高混凝土抗冻耐久性的措施

4.1外加剂

在混凝土中掺用引气剂，是提高抗冻能力最有效的方法。

大量微小气泡的存在，不仅能隔断混凝土中毛细管通道，还对水分结冰时所产生的压力有缓冲作用。

气泡还可使混凝土弹末有所降低，对提高混凝土抗裂性有利。

因此，《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ）规定抗冻等级F100及以上的混凝土应掺用引气剂。

长期的工程实践与室内研究资料表明:

提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。

引气剂是具有增水作用的表面活性物质，它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能，使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。

这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解，不使混凝土遭到破坏，起到缓冲减压的作用。

这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路，使外界水份不易浸入，减少了混凝土的渗透性。

同时大量的气泡还能起到润滑作用，改善混凝土和易性。

因此，掺用引气剂，使混凝土内部具有足够的含气量，改善了混凝土内部的孔结构，大大提高混凝土的抗冻耐久性。

国内外的大量研究成果与工程实践均表明引气后混凝土的抗冻性可成倍提高。

范沈抚研究得出：

混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性的根本所在。

混凝土的抗冻耐久性随孔结构性质变化而变化，当孔间距系数小于250μm时，混凝土抗冻耐久性指数基本能达到60%以上，即可经受300次快速冻融循环试验。

这一点与Powers的临界孔间距概念相符：

早在50年代，鲍尔斯（T.C.Powers）等人首先开展了掺引气剂硬化混凝土孔结构的测试分析研究，并提出了满足混凝土抗冻耐久性要求的孔间距系数的重要概念：

即当孔间距小于临界孔间距（<250μm）时混凝土是抗冻的。

宋拥军认为，只要引气量合适，普通混凝土均能获得较高的抗冻耐久性。

引气混凝土中气泡平均尺寸及其间距随水灰比的增大而加大，同时水泥浆中可冻水的百分率也相应加大，从而导致混凝土抗冻耐久性的显著下降，因此，不能忽视对水灰比的限制。

朱蓓蓉，吴学礼，黄土元认为：

合理的气泡结构是混凝土抗冻耐久性得以真正改善的关键，然而，气泡体系形成、稳定与气泡结构的建立密不可分，因此高度重视气泡体系稳定性的问题就显得更加重要。

他们根据国外的研究成果和部分实验结果得出结论:

影响混凝土中气泡体系形成与稳定性的因素有混凝土各组成材料、混凝土配合比、拌合物特性以及外界条件，如环境温度、搅拌、运输和浇灌技术等。

针对不同环境条件、不同工程要求的混凝土，必须进行适应性试验，才能使得硬化混凝土具有设计所要求的含气量和合理的气泡结构，增进了混凝土工程界对引气剂应用技术的认识。

众多学者的研究表明：

混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性及其它性质的根本所在。

掺引气剂可以改善混凝土孔结构性质，因此，测试硬化混凝土孔结构性质是研究混凝土抗冻耐久性能的有效途径和方法之一。

引气剂

长期的工程实践与室内研究资料表明:

提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。

引气剂是具有增水作用的表面活性物质，它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能，使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。

这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解，不使混凝土遭到破坏，起到缓冲减压的作用。

这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路，使外界水份不易浸入，减少了混凝土的渗透性。

同时大量的气泡还能起到润滑作用，改善混凝土和易性。

因此，掺用引气剂，使混凝土内部具有足够的含气量，改善了混凝土内部的孔结构，大大提高混凝土的抗冻耐久性。

国内外的大量研究成果与工程实践均表明引气后混凝土的抗冻性可成倍提高[3][4][5]。

　　美国是最早开始研究引气剂的国家，自1934年在美国堪萨斯州与纽约州道路工程施工中发现引气混凝土，至今已有半个多世纪。

挪威[6]1974年首次在大坝中使用引气剂，经过20年运行后，掺引气剂的混凝土表面完好无损，而未掺引气剂的混凝土则已遭受较严重的冻融破坏。

我国这方面的工作始于50年代。

我国混凝土学科创始人吴中伟教授，在50年代初期就强调了混凝土抗冻的重要性，并创先研制了松香热聚物加气剂（引气剂），应用于治淮水利混凝土工程，开创了我国采用引气剂而提高混凝土抗冻耐久性的先河。

范沈抚（1991年）分析了掺引气剂混凝土的抗压强度和抗冻耐久性，得出与上述同样结论[7]：

掺用引气剂，使混凝土达到足够的含气量要求，可改善混凝土的孔结构性质，并明显改善混凝土的抗冻耐久性。

　　国内外许多学者研究了影响混凝土抗耐久性的因素，SEibel，Sellebold，Malhotra，Pigen等人[8][9][10]研究表明：

混凝土的含气量、临界气泡间距、水灰比、骨料、临界饱水度和降温速度等因素综合决定了混凝土的抗冻耐久性能。

StarkandLudwig（1993）提出[11]：

水泥熟料中C3A的含量的增加会提高其混凝土的抗冻耐久性，但会降低混凝土抵抗盐冻能力。

OsamaA.Mohamed（1998）研究了水泥品种，引气剂质量及引气的方法对混凝土抗冻融耐久性影响，得出[12]：

引气能显著提高混凝土的论文联盟WWW.LWLM整理抗冻融性，然而，长期处于冻融循环的混凝土的抗冻能力则取决于天气的恶劣程度及冻融周期的频率。

关英俊，范沈抚[13]（1990）讨论了提高水工混凝土抗冻耐久性的技术措施，提出耐冻混凝土必须正确进行配合比设计，掺优质引气剂，减小水灰比，合理选用原材料，还要严格按施工规范技术要求施工，加强养护。

　　范沈抚[14]（1993）进一步研究得出：

混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性的根本所在。

混凝土的抗冻耐久性随孔结构性质变化而变化，当孔间距系数小于250μm时，混凝土抗冻耐久性指数基本能达到60%以上，即可经受300次快速冻融循环试验。

这一点与Powers的临界孔间距概念相符：

早在50年代，鲍尔斯（T.C.Powers）等人首先开展了掺引气剂硬化混凝土孔结构的测试分析研究，并提出了满足混凝土抗冻耐久性要求的孔间距系数的重要概念：

即当孔间距小于临界孔间距（<250μm）时混凝土是抗冻的。

宋拥军（1999）认为[15]，只要引气量合适，普通混凝土均能获得较高的抗冻耐久性。

引气混凝土中气泡平均尺寸及其间距随水灰比的增大而加大，同时水泥浆中可冻水的百分率也相应加大，从而导致混凝土抗冻耐久性的显著下降，因此，不能忽视对水灰比的限制。

朱蓓蓉，吴学礼，黄土元（1999）认为[16]：

合理的气泡结构是混凝土抗冻耐久性得以真正改善的关键，然而，气泡体系形成、稳定与气泡结构的建立密不可分，因此高度重视气泡体系稳定性的问题就显得更加重要。

他们根据国外的研究成果和部分实验结果得出结论:

影响混凝土中气泡体系形成与稳定性的因素有混凝土各组成材料、混凝土配合比、拌合物特性以及外界条件，如环境温度、搅拌、运输和浇灌技术等。

针对不同环境条件、不同工程要求的混凝土，必须进行适应性试验，才能使得硬化混凝土具有设计所要求的含气量和合理的气泡结构，增进了混凝土工程界对引气剂应用技术的认识。

由以上众多学者的研究表明：

混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性及其它性质的根本所在。

掺引气剂可以改善混凝土孔结构性质，因此，测试硬化混凝土孔结构性质是研究混凝土抗冻耐久性能的有效途径和方法之一。

引气剂的掺入虽然是提高混凝土抗冻耐久性最有效的手段，但引气剂的掺入同时会引起混凝土其它性能降低，如强度、耐磨蚀能力等。

减水剂

目前，减水剂的应用也成为混凝土不可缺少的组份，使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比（水胶比），提高混凝土的强度和致密性，使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高，从而提高混凝土的抗冻耐久性。

迟培云，李金波，扬旭等（2000）研究了在混凝土中掺入高效减水剂可取得的技术经济效果论文联盟WWW.LWLM整理如下[17]：

（1）保持和易性不变，可减水25%