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【摘要】近年来，随着道路交通量的迅速增长，对水泥混凝土路面的要求也越来越高，与此同时，水泥混凝土路面的病害也越来越受到行业的重视。本文通过对水泥混凝土路面产生冻害的原因及影响路面冻害的主要因素进行分析，提出应着重从混凝土的原材料选择、配合比、浇筑和养生等四个环节进行优化，进而解决或减少水泥混凝土路面的冻害影响。
【关键词】冬季施工冻害成因防治措施
1.前言
随着我国经济的迅速发展，道路交通量增大，重型运输车辆的比重越来越大，这对道路路面结构强度和使用性能提出了更高的要求。水泥混凝土路面适应了这种需求，混凝土路面因其施工简易且适应重交通的要求，也得以快速增长。同时冬季的冻害对水泥混凝土路面的影响也越来越受到行业的重视。
2.水泥混凝土路面冻害产生的原因
混凝土通过水泥的水化作用，逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度。其中水泥水化作用的速度非常关键，它不但与混凝土材料组成和配合比有关，而且随着温度的高低而变化。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相变为固相。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。
（1）混凝土路面拌和和施工成型期：混凝土路面其强度增长主要靠水化作用，而在路面的新拌混凝土施工過程中的强度低、空隙率高、含水多，极易发生冻胀破坏。冻胀破坏的外观特征是材料体内出现若干的冰夹层，彼此平行而垂直于热流方向。第一层孔穴中冰冻后，在冰晶生长的过程中，材料质体受到拉应力，如果超过抗拉强度即破坏。
（2）混凝土路面养护期满后：混凝土路面中存在的空隙的有三种，即凝胶孔、毛细孔及气泡。而三种孔径的空隙中，凝胶水由于表面的强大作用不大可能就地冻结，气泡水和毛细水易冻结因而可冻水主要集中在水泥石及骨料颗粒的毛细孔中。混凝土中各种孔径的空隙可认为连续分布，分布在这些空隙中的水在降温过程中将按顺序逐步冻结。冻水一般是温度的逆函数，温度愈低，可冻水愈多。
3.水泥混凝土路面冻害的影响因素
影响道路混凝土面层冻融破坏的原因比较复杂，主要因素有以下五个方面：
（1）材料的性质（强度、变形、空隙情况）；
（2）气候条件（冻融循环次数、最低温度、降温速度、降水量、空气相对湿度等）；
（3）材料使用方式（降水量、自由水及温度梯度）；
（4）构造因素：如有筋无筋、体积大小、厚薄、排水措施等；
（5）施工因素：如配合比、拌合、浇捣、 养护条件等。
上述诸因素是互相关联，互相制约的，这些因素综合起来决定着混凝土冻融破坏的程度和速度。
4.水泥混凝土路面冻害防治措施
要提高混凝土的抗冻能力，特别应强调混凝土施工和养护阶段的质量控制。
4.1混凝士原材料的选择
（1）用抗冻性高的水泥：我国各种水泥抗冻性高低次序如下：硅酸盐水泥＞普遍硅酸盐水泥＞矿渣硅酸盐水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。在冬季混凝土施工中，应首选硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
（2）选用抗冻性好的骨料：根据施工经验应使用低吸水率小粒径骨料。
（3）掺入提高抗冻性效果显著的外加剂，如加气剂、减水剂、早强剂、速凝剂、防水剂、发泡剂等。
4.2混凝土的配合比
配合比、水灰比，最优砂率及含气量对混凝土的抗冻性都有影响。其中影响最大的就是水灰比。因为水化反应所需水份只占水泥重量的25—30％，但为了满足施工和易性的要求，常常将水量加大到50—70％，甚至更大。用水量大大超过水泥水化反应的实际水量．而且是游离态存在于混凝土中，游离水越多，孔隙就越多，密实度就越小，因而就会降低混凝士的抗冻能力，甚至结冰，使混凝士抹面工作难以进行。冬季进行混凝土施工时，一定要掌握好砂率，控制好水灰比，一般不宜超过 0.6。
4.3混凝土的浇筑
混凝土搅拌得均匀透彻，有利于增进混凝土强度和提高抗冻性。因此尽量采用机械搅拌，如若用人工搅拌，一定要搅拌到混凝土混合物的颜色均匀一致。 在浇捣时避免过振与漏振，不允许产生分层离析泌水现象，如果出现泌水，应设法排除，以免破坏混凝土的整体结构，影响混凝土的强度、抗冻等性能。
原材料加热：在混凝土拌和前将水或粒料加热。混凝土的运输距离不宜太远。防止在运输过程中降温过快。应事先将前台各种机具准备好。混凝土入模后抓紧时间振捣、整平、抹面。
4.4混凝土的养护
由于冬季气温较低，水泥的水化反应迟缓，致使浇捣作业过后很长时间(一般5小时之后)才能进行最后一道抹面工作 。如果晚上气温低于冰点，混凝土表面往往结冰，不能抹面压纹，甚至把抹面压纹的混凝土也结冰，混凝土表面由于冰的膨胀作用而疏松，凝固后不密实，达不到混凝土表面所要求的致密性。对于此种情况，要做好混凝土的养护工作，避免混凝土表面结冰，具体作法如下：
（1）改变常规做法，晚间浇筑混凝土：抓紧时间进行初抹面两遍；压砂整平后盖上保温层，待白天气温升高到 0℃之上时再进行最后一道抹面和压纹。
（2）混凝土铺筑后，采用蓄热法保温养生。为防雨雪天气把草苫子湿透而去保温作用，宜把苫子盖在底层．塑料布盖在上层。特别值得注意的是，因钢摸板散热快、致使混激土两侧结冰，因此。混凝土四边，一定要加厚盖好，减少空气对流。
（3）采用真空吸水工艺：可吸出多余的游离态水份，降低混凝土的水灰比，提高混凝土的强度，增强抗冻性，并能缩短混凝士的抹面工作时间；从而能大大提高新浇筑混凝土的抗冻能力。
（4）使用抗冻剂：抗冻剂的使用比例4—5％。
（5）严密注意天气变化情况、遇到阴雪天气或冷空气入侵，应暂停混凝土的作业、待气温稍回升后再作业。
5.结语
通过对水泥混凝土路面冻害产生的原因及影响因素的分析，要提高混凝土的抗冻能力，应从混凝土的原材料选择、配合比、浇筑和养生等环节着重考虑，确保已施工的水泥混凝土路面质量。
【关键词】冬季施工冻害成因防治措施
1.前言
随着我国经济的迅速发展，道路交通量增大，重型运输车辆的比重越来越大，这对道路路面结构强度和使用性能提出了更高的要求。水泥混凝土路面适应了这种需求，混凝土路面因其施工简易且适应重交通的要求，也得以快速增长。同时冬季的冻害对水泥混凝土路面的影响也越来越受到行业的重视。
2.水泥混凝土路面冻害产生的原因
混凝土通过水泥的水化作用，逐渐凝结和硬化，直至获得最终强度。其中水泥水化作用的速度非常关键，它不但与混凝土材料组成和配合比有关，而且随着温度的高低而变化。当温度升高时，水化作用加快，强度增长也较快；而当温度降低到0℃时，存在于混凝土中的水有一部分开始结冰，逐渐由液相变为固相。这时参与水泥水化作用的水减少了，因此，水化作用减慢，强度增长相应较慢。温度继续下降，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变为固相时，水泥水化作用基本停止，此时强度就不再增长。
（1）混凝土路面拌和和施工成型期：混凝土路面其强度增长主要靠水化作用，而在路面的新拌混凝土施工過程中的强度低、空隙率高、含水多，极易发生冻胀破坏。冻胀破坏的外观特征是材料体内出现若干的冰夹层，彼此平行而垂直于热流方向。第一层孔穴中冰冻后，在冰晶生长的过程中，材料质体受到拉应力，如果超过抗拉强度即破坏。
（2）混凝土路面养护期满后：混凝土路面中存在的空隙的有三种，即凝胶孔、毛细孔及气泡。而三种孔径的空隙中，凝胶水由于表面的强大作用不大可能就地冻结，气泡水和毛细水易冻结因而可冻水主要集中在水泥石及骨料颗粒的毛细孔中。混凝土中各种孔径的空隙可认为连续分布，分布在这些空隙中的水在降温过程中将按顺序逐步冻结。冻水一般是温度的逆函数，温度愈低，可冻水愈多。
3.水泥混凝土路面冻害的影响因素
影响道路混凝土面层冻融破坏的原因比较复杂，主要因素有以下五个方面：
（1）材料的性质（强度、变形、空隙情况）；
（2）气候条件（冻融循环次数、最低温度、降温速度、降水量、空气相对湿度等）；
（3）材料使用方式（降水量、自由水及温度梯度）；
（4）构造因素：如有筋无筋、体积大小、厚薄、排水措施等；
（5）施工因素：如配合比、拌合、浇捣、 养护条件等。
上述诸因素是互相关联，互相制约的，这些因素综合起来决定着混凝土冻融破坏的程度和速度。
4.水泥混凝土路面冻害防治措施
要提高混凝土的抗冻能力，特别应强调混凝土施工和养护阶段的质量控制。
4.1混凝士原材料的选择
（1）用抗冻性高的水泥：我国各种水泥抗冻性高低次序如下：硅酸盐水泥＞普遍硅酸盐水泥＞矿渣硅酸盐水泥＞火山灰或粉煤灰硅酸盐水泥。在冬季混凝土施工中，应首选硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
（2）选用抗冻性好的骨料：根据施工经验应使用低吸水率小粒径骨料。
（3）掺入提高抗冻性效果显著的外加剂，如加气剂、减水剂、早强剂、速凝剂、防水剂、发泡剂等。
4.2混凝土的配合比
配合比、水灰比，最优砂率及含气量对混凝土的抗冻性都有影响。其中影响最大的就是水灰比。因为水化反应所需水份只占水泥重量的25—30％，但为了满足施工和易性的要求，常常将水量加大到50—70％，甚至更大。用水量大大超过水泥水化反应的实际水量．而且是游离态存在于混凝土中，游离水越多，孔隙就越多，密实度就越小，因而就会降低混凝士的抗冻能力，甚至结冰，使混凝士抹面工作难以进行。冬季进行混凝土施工时，一定要掌握好砂率，控制好水灰比，一般不宜超过 0.6。
4.3混凝土的浇筑
混凝土搅拌得均匀透彻，有利于增进混凝土强度和提高抗冻性。因此尽量采用机械搅拌，如若用人工搅拌，一定要搅拌到混凝土混合物的颜色均匀一致。 在浇捣时避免过振与漏振，不允许产生分层离析泌水现象，如果出现泌水，应设法排除，以免破坏混凝土的整体结构，影响混凝土的强度、抗冻等性能。
原材料加热：在混凝土拌和前将水或粒料加热。混凝土的运输距离不宜太远。防止在运输过程中降温过快。应事先将前台各种机具准备好。混凝土入模后抓紧时间振捣、整平、抹面。
4.4混凝土的养护
由于冬季气温较低，水泥的水化反应迟缓，致使浇捣作业过后很长时间(一般5小时之后)才能进行最后一道抹面工作 。如果晚上气温低于冰点，混凝土表面往往结冰，不能抹面压纹，甚至把抹面压纹的混凝土也结冰，混凝土表面由于冰的膨胀作用而疏松，凝固后不密实，达不到混凝土表面所要求的致密性。对于此种情况，要做好混凝土的养护工作，避免混凝土表面结冰，具体作法如下：
（1）改变常规做法，晚间浇筑混凝土：抓紧时间进行初抹面两遍；压砂整平后盖上保温层，待白天气温升高到 0℃之上时再进行最后一道抹面和压纹。
（2）混凝土铺筑后，采用蓄热法保温养生。为防雨雪天气把草苫子湿透而去保温作用，宜把苫子盖在底层．塑料布盖在上层。特别值得注意的是，因钢摸板散热快、致使混激土两侧结冰，因此。混凝土四边，一定要加厚盖好，减少空气对流。
（3）采用真空吸水工艺：可吸出多余的游离态水份，降低混凝土的水灰比，提高混凝土的强度，增强抗冻性，并能缩短混凝士的抹面工作时间；从而能大大提高新浇筑混凝土的抗冻能力。
（4）使用抗冻剂：抗冻剂的使用比例4—5％。
（5）严密注意天气变化情况、遇到阴雪天气或冷空气入侵，应暂停混凝土的作业、待气温稍回升后再作业。
5.结语
通过对水泥混凝土路面冻害产生的原因及影响因素的分析，要提高混凝土的抗冻能力，应从混凝土的原材料选择、配合比、浇筑和养生等环节着重考虑，确保已施工的水泥混凝土路面质量。