1.3静水压和渗透压假说

静水压理论：混凝土在潮湿条件下，首先毛细孔吸满水，混凝土在搅拌成型时都会带一些大的空气泡，这些空气泡内壁也能吸附水，但在常压下很难吸满水，总还能留有没有水的空间。在低温下毛细孔中水结成冰，体积膨胀，趋向于把未冻水推向大的空气泡方向流动，这就形成静水压力。

渗透压：是由孔内冰与未冻水两相的自由能之差引起的。冰的饱和蒸汽压小于水的。这个蒸汽压的差别推动未冻水向冻结区迁移，这就是渗透压。

冻融循环对混凝土的破坏是水转变为冰的体积膨胀造成的静水压力和冰水蒸汽压差别所造成的渗透压力共同作用的结果。对于两者何者是冻坏主要原因，许多学者持不同见解。湖南大学的李天援从理论分析计算着手及客观存在的实验现象出发来论证静水压和渗透压大小，危害作用及程度。最后得出静水压是混凝土冻害的主要因素。这一理论是在肯定混凝土的孔隙结构和混凝土中水的存在形式的基础上，进一步加深了对混凝土受冻机理的研究，把力学观点和数学运算应用于此，使得关于混凝土的受冻机理的理解更加科学化。

1.4冻融临界饱水值

瑞士fagerland曾提出“冻融临界饱水值法”。此法基本思想，认为混凝土能够容纳的可冻结水含量存在一个临界值，当内部水量未达到临界值时，即使出现冻害环境，混凝土也不会冻坏，到达临界值之后，混凝土将迅速破坏。

根据power多年试验与理论研究认为，对混凝土冻融破坏最大的因素是冻结温度、降温速度和饱水程度（或饱和度），尤以饱水程度影响为最甚。水是造成混凝土受冻破坏的主要原因，现行的有抗冻要求的混凝土都要对其水灰比做出限制，水灰比越小其抗冻性越好。如果混凝土中的孔隙水都达不到饱和，也就不存在冻胀破坏及水分迁移，因此“冻融临界饱水值法”，也是基于上述理论的补充说明。

1.5水分迁移及干燥

早在五六十年代美国着名水泥混凝土专家t.c.powers曾总结了许多学者工作，提出了混凝土早期受冻模型：宏观模型析冰即冻胀现象，这个观点是以土壤冻胀的taber-collins学说引进混凝土的。该学说认为冰冻的原因基本不是简单的受冻膨胀，而主要来自于水分的迁移，使得冰晶增大，产生压力致使结构破坏。

1990年来华讲学的国际建研联冬施委员会秘书长，原苏联学者拉高一达对新拌混凝土立即受冻提出了新的试验结果，即立即受冻w/c=0.4的迁移比w/c=0.7严重，经分析认为：水分迁移是造成立即受冻混凝土结构损伤的主要原因。

黑龙江省低温建筑研究所在80年代初期对立即受冻普通混凝土作过系统研究，认为迁移导致结冰，使混凝土结构造成终身损害。

沈阳建筑工程学院的张巨松在承认迁移是冻害的一个原因外，提出了干燥也对早期冻害起一定作用，即水分迁移导致两种结果：一是增加了表面区域内形成的冰晶，产生了结晶压力，破坏了混凝土结构均匀性，对已形成的结构产生破坏作用；二是混凝土内部没有生成冰晶，但迁移使得混凝土内部产生干燥破坏。对于不饱和的一个冻融结冰和干燥这两种破坏因素对不同的发展阶段混凝土的作用是不同的。立即受冻的混凝土是以迁移结冰造成结构不均匀为主，因此时混凝土尚处于塑性阶段，迁移导致内部的干燥收缩，不致使混凝土结构破坏。

相反预养受冻的破坏除了可能产生上述的结晶破坏外，干燥破坏是不可忽视的因素，因为此时混凝土内部完全没有生成冰晶，实际工程中的混凝土受冻不是一次冻结。立即受冻的混凝土即产生严重的迁移结冰，随着转入正温，结构的发展又承受了严重的干燥破坏。所以预养时间越短，最终结构损伤越大。

这一部分的叙述主要是针对于早期受冻的混凝土，对混凝土受冻过程进行了更进一步的区分。混凝土早期受冻是指混凝土在养护硬化期间受冻，在此期间混凝土中的水分较成龄混凝土多，因此水分迁移对混凝土结构的破坏较严重。而迁移造成的干燥严重影响了混凝土正常养护和强度增长。

综上所述，混凝土受冻破坏主要是一种力学行为，即水的运动对混凝土结构的影响。混凝土可冻水在结冰时体积膨胀而产生了静水压、渗透压、水分迁移，促使结构破坏。同时也提到一些相关因素，混凝土水的存在形式、饱水程度、干燥程度等。通过对混凝土抗冻机理的进一步了解，相信我们会找出更加完善的方案来提高混凝土的抗冻性能。