三、混凝土凍害的機(jī)理分析
混凝土受凍害有三個(gè)重要條件，即濕度、水和混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙狀況，這三個(gè)條件缺一不可。
（1）溫度是必要的條件。當(dāng)溫度降低到0°C 以下時(shí)，促進(jìn)水相轉(zhuǎn)變而成冰，水結(jié)冰后體積膨脹達(dá)到9%，從而使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。
（2）水主要取決于施工使用條件。施工時(shí)水灰比大，混凝土含水量增大，導(dǎo)致混凝土遭受凍害嚴(yán)重。
（3）混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的孔隙狀態(tài)決定于混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工水平。設(shè)計(jì)和施工不當(dāng)，會(huì)使混凝土內(nèi)部的孔隙率增大，毛細(xì)孔直徑較粗，自由水含量增多，導(dǎo)致混凝土的凍害程度嚴(yán)重。
混凝土是一種多孔性材料，它在硬化中和硬化后形成大小不同的孔隙及相互連通的毛細(xì)孔通道。這些孔隙和毛細(xì)通道充滿水后，當(dāng)溫度降低時(shí)，對(duì)混凝土的凍害可歸納為以下幾點(diǎn)：
1）當(dāng)溫度降低到0°C 以下時(shí)，混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔中的自由水開始結(jié)冰，體積膨脹。
2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的結(jié)冰由表面開始，逐漸向內(nèi)部發(fā)展。表面部位水凍結(jié)后，由于結(jié)冰而膨脹，將內(nèi)部未凍結(jié)的部分水封閉并沿毛細(xì)孔通道壓向內(nèi)部。
3）隨著凍結(jié)的發(fā)展，結(jié)冰體積越來越大，使內(nèi)部未凍水壓力越來越高，當(dāng)內(nèi)部增高到超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)把毛細(xì)孔脹破，產(chǎn)生微裂紋。
4）水在一定壓力下，流入發(fā)生裂紋的裂縫內(nèi)，這時(shí)毛細(xì)孔內(nèi)部的靜水壓降低，破壞有所緩和。爾后，凍結(jié)再繼續(xù)向深層發(fā)展，水壓力又繼續(xù)增大，達(dá)到一定程度時(shí)，則或裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，后產(chǎn)生新的裂紋。裂紋不斷發(fā)展增多，使混凝土內(nèi)部發(fā)生破壞。
5）當(dāng)混凝土內(nèi)部殘留有未充滿水的氣孔，或者由于施工時(shí)摻入了引氣劑而在混凝土內(nèi)部引入大量氣孔時(shí)，則有壓的未凍水的壓力作用下，通過滲透或毛細(xì)微孔流入氣孔內(nèi)，使靜水壓力減小，從而減少了混凝土內(nèi)部的裂紋，改善和提高了混凝土的抗凍害性能。
上述混凝土的凍害機(jī)理適用于已硬化了的混凝土，亦適用于硬化中的初齡期混凝土的早期凍害。因?yàn)閷?duì)于初齡期的混凝土來說，混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)已基本形成，但并不十分堅(jiān)固，所以在冬期施工中，對(duì)混凝土的早期受凍要十分重視。避免和減少混凝土的凍害，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，提高工程施工質(zhì)量。