混凝土水工建筑物的凍融破壞及防治

楊凱

（甘肅省水務(wù)投資有限責(zé)任公司，甘肅　蘭州　730000）

混凝土水工建筑物的凍融破壞及防治

楊凱

（甘肅省水務(wù)投資有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730000）

凍融破壞是緩凝土水工建筑物最為常見的破壞形式，會降低水混凝土水工建筑物使用性能發(fā)揮，還會縮減建筑物的使用年限，增強(qiáng)建筑物維護(hù)修理費(fèi)用投入。相關(guān)工作人員必須要對混凝土水工建筑物凍融破壞的原因進(jìn)行分析，找尋有效措施避免凍融破壞情況出現(xiàn)。對混凝土水工建筑物的凍融破壞及防治進(jìn)行深入分析是具有現(xiàn)實(shí)意義的，下面就對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述。

混凝土；水工；建筑物；凍融破壞；防治

凍融情況發(fā)生后對混凝土水工建筑物使用功能發(fā)揮會造成嚴(yán)重影響，特別是在我國較為寒冷區(qū)域，很多混凝土水工建筑物根本無法達(dá)到預(yù)期設(shè)定的使用年限，建筑物在使用5-10年后就發(fā)生了嚴(yán)重的損害情況，相關(guān)單位需要花費(fèi)大量資金對建筑物進(jìn)行維護(hù)和修理。在氣候環(huán)境較為溫暖區(qū)域混凝土水工建筑物凍融情況也常有發(fā)生。只有明確凍融情況預(yù)防的重要性，對凍融情況產(chǎn)生實(shí)際原因進(jìn)行深入分析，找尋有效措施有針對性的進(jìn)行預(yù)防，這樣才能使得建筑物一直處于健康運(yùn)行狀態(tài)中，延長混凝土水工建筑物的使用年限。本文就是對混凝土水工建筑物的凍融破壞及防治進(jìn)行分析，希望對相關(guān)人員有所啟示。

一、導(dǎo)致水工建筑物凍融破壞情況發(fā)生的主要因素

（一）內(nèi)部因素影響分析

從理論層面進(jìn)行分析，在水工混凝土結(jié)構(gòu)澆筑過程中，因?yàn)闀兴謴幕炷两Y(jié)構(gòu)中析出，結(jié)構(gòu)內(nèi)部會形成眾多的孔隙，這些孔隙存水達(dá)到飽和程度，外界環(huán)境溫度達(dá)到零攝氏度以后，原有的水分會逐漸凝結(jié)成為冰晶，這樣混凝土內(nèi)部孔隙與外界相連接的孔洞會被封閉，水由液體形態(tài)轉(zhuǎn)變成為固體形態(tài)后體系會增大，混凝土內(nèi)部孔隙承擔(dān)的壓力也會逐漸增加，這種壓力一旦超過了混凝土結(jié)構(gòu)自身承受的極限，那么混凝土結(jié)構(gòu)就會發(fā)生斷裂，而且在水融化之后混凝土結(jié)構(gòu)也無法在重新恢復(fù)到正常狀態(tài)。多次循環(huán)影響下，混凝土結(jié)構(gòu)會受到嚴(yán)重?fù)p害，其承載能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會大幅度的降低。而且混凝土材料制備過程中骨料直徑越大，那么凍脹應(yīng)力也好就越大，混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍能力也就越低?；炷翝仓Y(jié)構(gòu)最薄弱的地方就是卵石與砂漿結(jié)合面，結(jié)合面凝聚水分時就會導(dǎo)致凍脹應(yīng)力產(chǎn)生。所以在混凝土材料制備過程中，對骨料直徑必須要進(jìn)行嚴(yán)格控制。

（二）外部因素影響分析

通常情況下，因?yàn)槠G艷區(qū)域外界溫度較為寒冷，所以水紅混凝土建筑物受凍融情況影響程度較深，但是不能片面性的認(rèn)為外界環(huán)境越為寒冷，那么水工建筑物凍融情況也就越為嚴(yán)重。需要重點(diǎn)思考兩方面因素：第一方面就是凍融的循環(huán)次數(shù)。凍融循環(huán)次數(shù)是影響凍融破壞程度的主要因素，混凝土的抗凍性能都是根據(jù)混凝土的抗凍次數(shù)進(jìn)行評判的。凍融循環(huán)次數(shù)越多，那么水工混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞程度也就越為嚴(yán)重。第二方面就是外部水不給情況。存在補(bǔ)給水來源的水平施工縫經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫問題，混凝土水壩水平施工縫經(jīng)常會受到溫差情況影響導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫?？p面水分凝結(jié)成冰之后，體積會增加百分之九以上，會導(dǎo)致裂縫逐漸擴(kuò)張并且向內(nèi)部延伸。裂縫張開之后，沒有被凍裂的裂縫會產(chǎn)生一定的吸引力，會使得更多的水分進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)孔隙中去，從而導(dǎo)致二次凍結(jié)情況產(chǎn)生，原有的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫會進(jìn)一步的擴(kuò)張。水分融化后，原有的裂縫不能愈合，其中還會含有眾多的雜質(zhì)，經(jīng)過幾個冬季的循環(huán)，最終水平縫也會達(dá)到貫通狀態(tài)。

（三）施工質(zhì)量影響

施工質(zhì)量也是導(dǎo)致凍融破壞情況產(chǎn)生的重要因素，對以往已經(jīng)建設(shè)完成的水工建筑物運(yùn)行分析。處于同一區(qū)域的水工建筑物，施工質(zhì)量較為良好的水工建筑物使用年限較長，其抗凍能力也較為良好。同樣，如果水工建筑物施工質(zhì)量較差，那么混凝土水工建筑物使用年限也較短，其抗凍能力也較差。施工質(zhì)量的好壞主要表現(xiàn)在水平施工縫設(shè)置是否規(guī)范，混凝土結(jié)構(gòu)是否存在嚴(yán)重的蜂窩、麻面情況。所以必須要加強(qiáng)混凝土水工建筑物施工質(zhì)量控制力度，建設(shè)高質(zhì)量的混凝土水工建筑物。

二、混凝土水工建筑物凍融情況防治策略分析

只有對混凝土水工建筑物凍融情況產(chǎn)生原因，以及影響凍融破壞程度的因素進(jìn)行分析，才能不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找尋有效措施對凍融情況產(chǎn)生進(jìn)行預(yù)防。

（一）避免水位變化情況影響

在氣候較為寒冷區(qū)域混凝土水工建筑物受凍融情況影響程度較深，必須要采取有效措施進(jìn)行治理，保證水工建筑物長期處于健康運(yùn)行狀態(tài)中。本文以某一水工建筑物為例，該水工建筑物消力池設(shè)計(jì)可以使得消能水位于最低水位之下，池中水位在冬季并不會發(fā)生變化。一些灌區(qū)首站采用的是挑流型式消能方式，從而使得反弧部分充滿水資源，水位保持不變避免水工建筑物底部發(fā)生不良凍融情況。

（二）做好水泥材料和骨料的選擇

對于水泥應(yīng)優(yōu)先選擇碳酸鹽水泥和硅酸鹽水泥,抗凍性混凝土最好用純熟料水泥,鋁酸三鈣含量不應(yīng)超過5%～8%,不能采用火山灰或粉煤灰水泥。還應(yīng)保持水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性,嚴(yán)禁使用受潮變質(zhì)的水泥。選出質(zhì)地堅(jiān)實(shí)的砂石骨料,保證砂石骨料中的有機(jī)質(zhì)和含泥量不超過1%～3%,同時要求級配良好。

（三）加強(qiáng)水工建筑物施工質(zhì)量控制

對混凝土材料制備必須要嚴(yán)格控制，原材料需要準(zhǔn)確稱量，振搗時間也需要達(dá)到規(guī)范要求?；炷翝仓┕ね瓿珊笮枰皶r落實(shí)養(yǎng)護(hù)工作，避免混凝土澆筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的裂縫問題。溫度低時施工要根據(jù)具體情況,必須采取保溫措施,對混凝土加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)或適當(dāng)摻入早強(qiáng)劑或防凍劑。施工中必須做好質(zhì)量監(jiān)督、檢測工作,嚴(yán)格按施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。根據(jù)地質(zhì)、氣溫變化及發(fā)現(xiàn)實(shí)際與設(shè)計(jì)上的缺陷時應(yīng)及時提出修改措施。對于溫度低地區(qū),為增加混凝土耐久性,使其具有更大的抗裂能力,無結(jié)構(gòu)鋼筋時,宜在表層外露側(cè)面配置適量的鋼筋。水平施工縫往往已成為混凝土壩滲漏的一個薄弱點(diǎn),應(yīng)處理好水平施工縫。

總之，作為我們水利工作人員，只要在各項(xiàng)水利工程建設(shè)過程中，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，那么混凝土水工建筑物凍融破壞是可以防治和減輕的。

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(編輯：劉國華)

TV85

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1673-9019(2016)22-0044-02

2016-10-20

楊凱（1973-），甘肅慶陽人，工程師，主要從事水利水電工程建設(shè)管理工作。