一、混凝土凍融破損的原因分析：

　　高寒地區(qū)冷卻塔混凝土結(jié)構(gòu)在使用中普遍存在裂縫、剝落等質(zhì)量通病。常見原因主要包括以下兩個(gè)方面

　　1，干濕交替及凍融循環(huán)損傷：

　　混凝土的凍融破壞是高寒地區(qū)混凝土工程的常見病害之一，它是由物理作用(干濕的變化、溫度的變化、溫度思維變化等)引起的混凝土損傷，引起的凍融變化等?；炷羶鋈谇治g的主要原因是混凝土空隙中的水在干濕交替和凍融循環(huán)交替作用下，在冰脹壓力和滲透壓力的共同作用下形成疲勞應(yīng)力，使混凝土產(chǎn)生由表面到內(nèi)部的侵蝕，從而減少混凝土的凍融侵蝕混凝土強(qiáng)度。

　　經(jīng)過反復(fù)的凍融循環(huán)，損傷逐漸積累和擴(kuò)展，并發(fā)展成相互連接的裂縫，逐漸降低混凝土的強(qiáng)度，甚至完全喪失。從實(shí)踐中不難看出，混凝土在干燥狀態(tài)下不存在凍融破壞問題，因此飽和狀態(tài)是混凝土凍融破壞的必要條件之一。另一個(gè)必要條件是外界溫度的正負(fù)變化，使混凝土孔隙中的水反復(fù)凍融循環(huán)。這兩個(gè)必要條件決定了混凝土凍融破壞是從混凝土表面第一層剝蝕破壞開始的。

　　2：化學(xué)的侵蝕和碳化：

　　化學(xué)侵蝕主要是煙囪排出的含有SO2的氣體，在空氣中進(jìn)一步氧化為SO3，對(duì)混凝土形成化學(xué)侵蝕，與混凝土中的Ca(OH)2反應(yīng)生成Ca(so)4，導(dǎo)致體積膨脹。然而，Ca(so)4與混凝土中的C3a反應(yīng)生成硫鋁酸鈣，導(dǎo)致二次體積膨脹。膨脹應(yīng)力使混凝土產(chǎn)生裂縫和脆化。

　　碳化的主要原因是煙囪排放的氣體使周圍空氣中的二氧化碳濃度增加。高濃度CO2的長(zhǎng)期腐蝕導(dǎo)致塔身、人字柱混凝土碳化。在有水分的情況下，碳化混凝土?xí)蚴湛s而開裂。

　　由于混凝土的碳化和化學(xué)侵蝕，鋼筋表面原有的鈍化膜被破壞，鋼筋銹蝕，體積膨脹，膨脹應(yīng)力使混凝土保護(hù)層開裂，沿鋼筋即沿鋼筋形成裂縫，保護(hù)層坍塌。

　　二、混凝土冬季施工工藝：

　　1、混凝土防凍外加劑：使用防凍外加劑就是一種有效地提高混凝土抗凍性的措施。負(fù)溫對(duì)混凝土十分不利，其一是施工周期長(zhǎng)。其二是影響工程質(zhì)量。使用防凍劑是寒冷地區(qū)保證混凝土冬期施工質(zhì)量，節(jié)省能源，降低工程造價(jià)的有效措施。加入外加劑進(jìn)行混凝土冬季施工，其主要作用有以下幾點(diǎn)：

　?、?降低了混凝土早期受凍的臨界強(qiáng)度?？偟膩碚f摻外加劑后可使臨界強(qiáng)度降低(20%～30%)r28，這就大大的縮短了混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，降低了養(yǎng)護(hù)的造價(jià)，縮短了施工周期。

　?、?促使新拌混凝土內(nèi)固相水-冰的結(jié)晶畸變。摻外加劑混凝土中液相的固化，實(shí)際上是把一部分水“貯存”起來，隨著結(jié)冰的進(jìn)程，由于液相的減少，使外加劑的濃度不斷增大，與此同時(shí)，一部分水用于水泥的水化并結(jié)合于水化物中，也使?jié)舛仍黾?，冰點(diǎn)下降，當(dāng)外加劑溶液的濃度在混凝土液相中接近平衡時(shí)，則水泥所需要的水量就由溶冰來獲得。其結(jié)果，是混凝土中的含冰量逐漸減少并直到消失。

　?、?改變混凝土的孔結(jié)構(gòu)。無論是新澆混凝土還是硬化混凝土的抗凍性，均與混凝土的孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過引氣外加劑使混凝土具有一定的空氣含量，從而改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，可以提高其耐久性及抗早期受凍的能力。

　?、?提高混凝土早期強(qiáng)度。早強(qiáng)作用主要是改變水泥中硅酸鹽的溶解性，從而加速了水泥混凝土的硬化，并生成了復(fù)式及堿性的水化生成物。生成的水化物結(jié)晶在某種程度上就加強(qiáng)了水泥漿的結(jié)構(gòu)形成作用使新澆混凝土較快地達(dá)到臨界強(qiáng)度。

　?、?改變了混凝土水灰比及降低混凝土拌合物的用水量。水灰比影響混凝土的孔結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)形成過程，因此冬期施工力圖通過外加劑的減水增塑作用，不斷降低混凝土的水灰比。為了滿足冬季施工的要求，國(guó)內(nèi)外科學(xué)工作者對(duì)防凍劑技術(shù)進(jìn)行了不懈的研究和追求，取得了一系列令人滿意的結(jié)果，防凍理論日漸完善，防凍劑產(chǎn)品和品種得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，冬期施工中可使用的外加劑除防凍劑以外，還有引氣劑、減水劑、早強(qiáng)劑等，常常將它們復(fù)合使用。

　　2、引氣劑：引氣劑的摻入可在混凝土中產(chǎn)生適量的閉合微小氣泡，改善混凝土結(jié)構(gòu)，有助于混凝土抵抗早期凍害。當(dāng)水受凍膨脹時(shí)產(chǎn)生的附加孔隙可起緩沖作用，減少破壞，因而能增加混凝土的抗凍性。

　　混凝土中摻入引氣劑后，引入大量均勻、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡，這些微小封閉氣泡互不連通、均勻穩(wěn)定分布在混凝土中，當(dāng)孔隙內(nèi)自由水凍結(jié)時(shí)，氣泡被壓縮，可大為減輕冰凍給孔隙帶來的脹壓力;溶解時(shí)這些氣泡可恢復(fù)原狀，因此孔隙內(nèi)自由水反復(fù)凍融也不致對(duì)孔壁產(chǎn)生很大的壓力。這些氣泡在混凝土中起類似滾珠的作用，可使混凝土的流動(dòng)性大為改善，提高了混凝土的和易性，減少泌水和分離。由于和易性改善，可以降低混凝土的單位用水量，在水泥用量不變的情況，可以彌補(bǔ)部分由于引氣而致的強(qiáng)度損失。只要引氣量合適，普通混凝土也可以獲得非常高的抗凍性能。

　　引氣劑用于提高混凝土的抗凍性已有多年的歷史，長(zhǎng)期以來，它的功能主要被歸結(jié)于氣泡卸壓這一物理作用。氣泡的物理作用和引氣劑的表面化學(xué)作用同為引氣混凝土抗凍性提高所不可忽略的原因。

　　3、減水劑：

　　它可以不改變和易性，增大混凝土熟料的流動(dòng)性，從而減少混凝土的拌和用水量，降低水灰比，因而減少由于水凍結(jié)而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)缺陷的機(jī)會(huì)，并可強(qiáng)化混凝土的硬化過程。摻入減水劑能夠改善混凝土的工作性，使更易于澆筑成型，從而使混凝土的密實(shí)度增加，泌水率減小，混凝土內(nèi)外分層現(xiàn)象減輕避免混凝土表層凍酥及在鋼筋石子周圍形成冰膜;混凝土的水灰比減小，混凝土內(nèi)的氣泡直徑和間距相應(yīng)減小，有利于提高抗凍性。高效減水劑對(duì)水泥的分散作用可提高早強(qiáng)組分和防凍組分的作用效果。

　　減水劑具有分散的作用，它能夠使水泥成為細(xì)小的、彼此分離的單個(gè)粒子，均勻的分散于水中，還能使水泥微粒表層形成一層穩(wěn)定的水膜，而增加混凝土拌合物的和易性，減少水泥用量。因此減水劑有改善混凝土的空隙結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)耐久性的能力。由于減水劑減少了混凝土中的含水量的作用，并能使冰晶粒度細(xì)小且分散，從而減弱了含冰量對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞作用。

　　4、早強(qiáng)劑：可縮短水泥的凝結(jié)時(shí)間，加速混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)，及水泥的早期放熱反應(yīng)。早強(qiáng)劑作用：

　?、?加速水泥水化。使水泥礦物中的c3s、c3a與水迅速反應(yīng)，生成鈣礬石晶體和鈣礬石凝膠較早達(dá)到臨界強(qiáng)度，以抵抗水結(jié)冰時(shí)的冰脹應(yīng)力。

　?、?降低冰點(diǎn)。一方面早強(qiáng)劑也是電解質(zhì)，另一方面因大量的游離水成為結(jié)合水，使防凍劑的濃度增大，提高了混凝土的早期強(qiáng)度，為混凝土提前進(jìn)入抗凍臨界強(qiáng)度創(chuàng)造條件。

　　三、總結(jié)：

　　對(duì)我國(guó)各種防凍劑成分調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其組成成分不能單一，必須是多種成分復(fù)合而成。高效減水劑、早強(qiáng)劑、引氣劑等多種成分復(fù)合使用，相互彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)和充分發(fā)揮各自的作用，這樣才能做到使防凍劑具有抗凍、早強(qiáng)、阻銹、催化等綜合作用，才能獲得最佳效果。高效防凍劑是基于大幅度的減少造成凍害的根本，提高混凝土早期強(qiáng)度，提高毛細(xì)管中防凍劑濃度和細(xì)化毛細(xì)管徑等多種降低冰點(diǎn)的方法及引入適量氣相降低凍脹應(yīng)力為配置依據(jù)的。

　　上述關(guān)于凍害機(jī)理及防凍外加劑的敘述是密切相關(guān)的，只有更透徹的了解混凝土的凍害機(jī)理才能在此基礎(chǔ)上不斷的研究和生產(chǎn)出更多更優(yōu)質(zhì)的防凍外加劑，才能不斷提高混凝土的抗凍性，縮短冬季施工時(shí)間，提高冬期施工質(zhì)量，節(jié)省冬季施工費(fèi)用，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。