未冻水含量测试

混凝土是世界上最大宗的人造材料，由于其具有来源广泛、原料易获得、结构稳定性好、易于施工和便于现场浇筑成型、耐久性好等诸多优点，混凝土结构现已发展成为全球范围内使用最为广泛的建筑形式。但在实际工程中，因忽略混凝土结构耐久性问题，致使许多建筑物未达到设计使用寿命，便提前进入病害阶段，甚至为此付出巨大的代价。

▲图片来源：视觉中国

尤其是在寒冷地区，修建在寒冷地区的混凝土结构或路面在其服役过程中出现开裂、酥松剥落、缺损等质量通病非常普遍，混凝土结构所处服役环境恶劣，高寒大温差、冻融循环等这些原因的相互影响最终对结构的耐久性和安全稳定性产生不利影响，导致结构提前进入病害状态。

提高混凝土在高寒地区的使用寿命，其中之一就是研究抗冻剂。其中一项研究是当混凝土骨架中填充盐分之后，会降低其液体的冻结温度，进而减轻因冻融循环对混凝土强度和弹模变化。

▲填充不同溶液的混凝土试块冻融下未冻水含量变化

上图实验中1#、2#、3#、4#混凝土分别填充不同的盐溶液（做抗冻剂的研究），填充盐分后，各自的冻结温度不同，在核磁共振设备下检测，液态水有信号，冻结成冰后在当前条件下采集不到信号。实验发现填充蒸馏水的4#在-20℃全部冻结，3%NaCl+5%Na2SO4混合溶液时候，在-20℃还有40%的水分没有冻结。

▲黏土冻结过程中T2分布曲线变化

-1 ℃到-2.5℃：孔隙水的冻结是从大孔隙开始的，然后逐渐向细小孔隙发展； 

温度从-6.5℃到-17℃：T2分布的峰面积减少的部分集中在0.01-1ms， 并且峰面积的减小幅度在降低，说明在此温度冻结过程主要发生在小孔隙里。

▲黏土融化过程中T2分布曲线变化

从-17 ℃升温到-2.5 ℃，峰面积从小孔隙开始增加，不过增幅较小。随着温度继续升高，可以看到处于大孔隙中的冰也开始融化， 并且峰面积随着温度的增加快速升高。综上所述，冻结是从大孔隙开始，而融化是从小孔隙开始。