水工建筑物混凝土的冻融破坏及防治

水工建筑物混凝土的冻融破坏及防治

【摘要】通过对混凝土的冻融破坏机理及影响因素分析，提出了水工建筑物混凝土冻融破坏的防治措施，原则上应为防重于治，以达到或延长工程的使用寿命。

【关键词】防治；混凝土；冻融破坏；水工建筑物

The jelly of water work building concrete melt to break and prevention and cure

Yao Hong

(Tulufan Xinjiang Marine hydraulic engineering quality direct station Tulufan Xinjiang 841000)

【Abstract】Pass to freeze concrete to melt to break mechanism and impact factor analysis, put forward the concrete jelly of the water work building to melt break of prevention and cure measure, in principle should for defend heavy in cure to attain or extension engineering of service life.

【Key words】Prevention and cure;Concrete;The jelly melt to break;Water work building

1. 前言

水工建筑物多以混凝土结构组成，而这些混凝土结构多处在气候恶劣的环境中，受泥沙、水流、物理、化学、气温等影响因素颇多。混凝土的破坏以、冻融破坏为常见，致使许多水工建筑物的运行寿命大为缩短，造成极大浪费。如某灌区混凝土渠某些地段也发生严重冻融破坏等等，所以有必要进一步探讨水工建筑物混凝土的冻融破坏机理及防治措施。

2. 混凝土冻融破坏机理分析

混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理作用（干湿变化、温度变化、冻融变化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指标之一。对混凝土的抗冻性不能单纯理解为抵抗冻融的性质，不仅在严寒地区混凝土建筑物有抗冻的要求，温热地区混凝土建筑物同样会遭到干、湿、冷、热交替的破坏作用，经历时间长久会发生表层削落，结构疏松等破坏现象，都发生过不同程度的冻融破坏。所以对混凝土的冻融破坏的研究显得尤为重要。对混凝土冻融破坏的机理，目前的认识尚不完全一致，按照公认程度较高的，由美国学者T．C．Powerse提出的膨胀压和渗透压理论，吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部

分组成。其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀９％，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中的迁移和重分布引起的渗管压。由于表面张力的作用，混凝土毛细孔隙中水的冰点随着孔径的减小而降低。凝胶孔水形成冰核的温度在－78℃以下，因而由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压。

另外凝胶不断增大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，只有当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。从实际中不难看出，处在干燥条件的混凝土显然不存在冻融破坏的问题，所以饱水状态是混凝土发生冻融破坏的必要条件之一，另一必要条件是外界气温正负变化，使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环，这两个必要条件，决定了混凝土冻融破坏是从混凝土表面开始的层层剥蚀破坏。

3. 混凝土冻融破坏影响及防治

3.1 混凝土冻融破坏影响因素及防治。

混凝土冻融破坏影响因素。

混凝土冻融破坏的影响因素是多方面的。一是组成混凝土的主要材料性质的影响，如；水泥的品种、水泥中不同矿物成份对混凝土的耐久性影响较大，又如骨料的影响，除了骨料本身的质量对混凝土的抗冻性的影响以外，骨料的渗透性和吸湿性对混凝土的抗冻性也有决定性的作用，由于湿度和强度的变化，会产生含针状物岩石体积的变化，这将会损坏已硬化的水泥砂浆和混凝土表面，同时骨料的化学性能对混凝土的耐久性也将产生一定的影响；二是外加剂的影响，在混凝土施工过程中掺入引气剂或减水剂对改善混凝土的内部结构，改善混凝土的内部孔隙结构可起到缓冲冻胀的作用，大大降低冻胀应力，提高混凝土的抗冻性；三是施工工艺影响，配合比、混凝土的施工、硬化条件等都与混凝土的耐久性有密切的关系，同时混凝土中的单位用水量是影响混凝土抗冻性的一个重要因素。此外混凝土的表面、边角和工作缝部位处于最不利的工作条件，所以混凝土模板种类、性质和表面加工情况以及工作缝的处理对混凝土的耐久性也有很大的影响；四是防止受水位变化影响，寒冷季节水位变化会引起混凝土的严重冻融破坏需采取有力措施防止；五是严格控制施工质量，混凝土施工质量的好坏，将影响它的抗冻性，因此必须把好质量关，不允许出现蜂窝、麻面，力求密实，表面光滑。

3.2 混凝土冻融破坏的防治。

对于混凝土冻融破坏的防治，结合我们的施工实践，总结出了如下几点：

预防措施。一是在混凝土施工中应根据不同情况选择含有不同矿物成份和不同性能的水泥、骨料和外加剂，从材料方面确保混凝土的耐久性；二是严格混凝

土制作配合比，一定要根据结构类型和所处的环境条件，试验确定关键参数，主要是降低混凝土的水灰比，水泥水化所需水分仅为其重量的２５％左右，若水量增加，多余的水就游离析出，产出孔隙，饱和后易受冻胀破坏；另外掺入引气型外加剂是提高混凝土抗冻性最有效的途径之一；三是人为地优化建筑物混凝土构件周围的环境条件，以减少或改善致使混凝土冻融的各种不利因素。

3.3 治理措施。

3.3.1 水泥砂浆修补，适用于轻微的表层破坏。

3.3.2 预缩砂浆修补，所谓预缩砂浆是指经拌和好之后再归堆放置30～90mih后才使用的干硬性砂浆，此种方法适高速水流区混凝土表面的损坏。

3.3.3 喷浆修补，多用于混凝土冻融破坏化较严重的部位；喷混凝土修补，是指经施高压将混凝土拌料以高速运动注入被修补的部位，其密度及抗渗性较一般混凝土好，且具有快速，高效的特点。

3.3.4 环氧材料修补，一般有环氧基液、环氧砂浆和环氧混凝土等，这种材料具有较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并与混凝土结合力较强，但价格较贵，施工工艺复杂，材料配比严格，此法可与其它修补方法配合使用，效果更佳；总之我们应当根据水工建筑物所处的环境、位置和冻融破坏的程度以及原混凝土构件制作的主要材料性能综合选用不同的修补方法，才能获得较好的效果。

4. 结语

本文简要概括了水工建筑物混凝土冻融破坏及其防治的主要措施，我们的原则应该是防重于治，首先应根据混凝土所处的环境，合理进行配合比设计（水泥品种的选择、Ｗ燉Ｃ的限制、外加剂的选用等等）；其次是严把施工质量关，加强工程运行中科学管理，发现冻融破坏及时采取防范保护和修补措施，以达到或延长工程的使用寿命。

参考文献

［1］李常升．水利水电工程质量监控与通病防治全书［Ｍ］．北京：中国环境科学出版社，1999.

［2］黄国兴，陈改新．水工混凝土建筑物修补技术及应用［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社．1998.

［3］中国建筑科学研究院、混凝土研究所．混凝土实用手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，1986.