水利工程中混凝土建筑物的防凍融措施
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摘要:
分析了混凝土建筑物發(fā)生凍融破壞的原因，闡述了導(dǎo)致混凝土建筑物出現(xiàn)凍融破壞的各種因素，從選擇混凝土抗凍等級、選用原材料、控制混凝土施工質(zhì)量等方面，提出了針對性的預(yù)防措施，有助于提高水利工程混凝土建筑物的抗凍性。
關(guān)鍵詞:混凝土建筑物，凍融破壞，抗凍性，水利工程
水利工程項目在建設(shè)過程中大多使用的是混凝土結(jié)構(gòu)，采用混凝土結(jié)構(gòu)具有一定的益處，但混凝土結(jié)構(gòu)本身比較容易受到自然環(huán)境以及物理、化學(xué)因素的影響，例如泥沙、氣候、水流等都可以影響混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，從而使得混凝土建筑物出現(xiàn)凍融現(xiàn)象。因此，必須要針對水利工程混凝土結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)凍融現(xiàn)象采取合理的防范措施。本文將從介紹混凝土建筑物凍融破壞入手，分析混凝土建筑物凍融破壞影響因素，提出混凝土凍融破壞的預(yù)防措施，希望能為以后水利工程混凝土建筑物防凍融破壞提供一些幫助。
1混凝土建筑物凍融破壞
抗凍性是反映混凝土質(zhì)量和性能的一項重要指標(biāo)。但很多人都對混凝土抗凍性存在理解上的偏差，大部分的人都認為只有在寒冷地區(qū)才需要考慮混凝土的抗凍性，在溫?zé)岬貐^(qū)則不需要考慮混凝土抗凍性。事實上，寒冷地區(qū)長期的低溫環(huán)境是導(dǎo)致混凝土建筑物出現(xiàn)凍融現(xiàn)象的一個原因，但溫?zé)岬貐^(qū)冷熱的交替同樣是導(dǎo)致混凝土建筑物凍融現(xiàn)象發(fā)生的原因。所以，在溫?zé)岬貐^(qū)進行混凝土建筑物建設(shè)施工的過程中仍需要考慮混凝土的抗凍融性?；炷两ㄖ锇l(fā)生凍融現(xiàn)象以后會使得建筑物表面的表層脫落，嚴重影響水利工程混凝土建筑物的使用壽命?；炷两ㄖ飪鋈谄茐陌l(fā)生的原因主要有兩點:第一是混凝土結(jié)構(gòu)中會有毛細孔，毛細孔中的水在零下溫度時就會從液體變成固體，即從水變成冰，在變化的過程中體積會變大，這樣就會增大毛細孔壁的壓力，從而使得混凝土毛細孔壁周圍產(chǎn)生拉應(yīng)力;第二是當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)中毛細孔中的水由液體變成固體時，膠凝孔中的過冷水會產(chǎn)生滲透壓，在混凝土結(jié)構(gòu)毛細孔周圍張力的作用下，孔內(nèi)水的冰點會隨著毛細孔直徑的變化而變化。膠凝孔中的水在－78℃下才會形成冰核，這樣就導(dǎo)致冰核和過冷水之間形成飽和蒸汽壓差，從而形成滲透壓。
2混凝土建筑物凍融破壞影響因素
導(dǎo)致混凝土建筑物出現(xiàn)凍融破壞的因素有很多，下文將對此進行詳細地介紹。第一，混凝土組成材料的影響。我們知道混凝土是由水泥、砂漿、水、骨料混合而成的。使用的組成原料不同，從而使得混凝土的性質(zhì)不同。而且，這些不同的組成原料對混凝土性能的影響也不同。例如，水泥的性質(zhì)和種類主要影響混凝土的耐久性。為了提高混凝土的耐久性，可以選擇質(zhì)量比較好的水泥品種。而骨料主要影響混凝土的抗凍性。骨料對混凝土抗凍性的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，一方面是骨料本身的質(zhì)量會影響混凝土的抗凍性，另一方面是骨料具有滲透性和吸濕性，這也會影響混凝土的抗凍性?；炷翝穸群蛷姸鹊淖兓瘯?dǎo)致巖石體積的變化，進而會影響混凝土的表面結(jié)構(gòu)。此外，骨料的化學(xué)性能也會影響混凝土的耐久性，只是影響程度沒有水泥對混凝土耐久性的影響程度大。第二，添加劑對混凝土抗凍融性的影響。為了提高混凝土的性能，會在其中添加添加劑。這些添加劑對于提高混凝土的抗凍性也是具有一定影響的。例如，在制作混凝土?xí)r會添加減水劑、引氣劑等，可以減少混凝土內(nèi)部的氣泡數(shù)量，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣對提高混凝土建筑物的抗凍性是具有很大幫助的。第三，施工工藝的影響?；炷林袉挝挥盟渴怯绊懟炷量箖鲂缘囊粋€關(guān)鍵因素。而在施工過程中可能涉及到混凝土用水量的工藝有混凝土配比、混凝土施工以及混凝土硬化過程等。因此上述施工工藝也會影響混凝土的抗凍性。此外，在混凝土施工過程中，混凝土表面、邊角、縫隙等部位是施工比較困難的地方，這些部位的施工水平也會影響到混凝土的抗凍性。第四，水位變化的影響。水利工程混凝土建筑物中會有一部分位于水位變化的區(qū)域。在冬季，水位變化會比較頻繁，這樣就會使得位于水位變化區(qū)域的混凝土結(jié)構(gòu)受到嚴重的影響，使得混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)凍融。第五，施工質(zhì)量的影響。混凝土建筑物施工質(zhì)量的好壞將直接影響混凝土的抗凍性。如果在混凝土建筑物施工過程中出現(xiàn)了蜂窩、麻面、起砂等現(xiàn)象，將會使得混凝土的抗凍性大大降低，在水利工程項目投入使用以后很容易出現(xiàn)凍融破壞現(xiàn)象。
3混凝土凍融破壞的預(yù)防措施
1)正確選擇混凝土抗凍等級。
在選用混凝土抗凍等級時要綜合考慮水利工程項目所處地區(qū)的氣候環(huán)境、凍融情況、水位變化情況、混凝土使用的部位等各個方面的影響，進而確定混凝土的種類。此外，在選擇混凝土等級時還應(yīng)嚴格遵守《水工建筑物抗凍設(shè)計規(guī)范》。如果是比較重要或所處環(huán)境比較復(fù)雜的水利工程混凝土建筑物，可以適當(dāng)提高混凝土的抗凍等級。
2)選用優(yōu)質(zhì)的原材料。
因為，制作混凝土的原材料對混凝土抗凍性影響比較大。所以，一定要選用優(yōu)質(zhì)的原材料。水泥應(yīng)選擇抗凍等級比較高的硅酸鹽水泥。在選擇骨料時，應(yīng)選擇含泥量低，吸收率低的骨料。此外，還可以根據(jù)混凝土使用的部位適當(dāng)?shù)丶尤胍恍┨砑觿?，以提高混凝土的抗凍性?/p>
3)選擇合理的混凝土配合比。
選擇合理的混凝土配合比是確?；炷量箖鲂缘那疤釛l件。如果混凝土原材料的量已經(jīng)確定了，那么影響混凝土抗凍性的主要因素就是水灰比了。為了確保混凝土的抗凍性符合相關(guān)工程要求，在進行混凝土配比過程中一定要參考《水工建筑物抗凍設(shè)計規(guī)范》，嚴格按照其中的要求控制水灰比。
4)嚴格控制混凝土施工質(zhì)量。
控制混凝土施工質(zhì)量主要是為了保證混凝土的密實度?？刂苹炷潦┕べ|(zhì)量，一方面是要控制相關(guān)的操作，確保操作的規(guī)范性。另一方面就是要選擇正確的施工方法。例如，在進行引氣混凝土施工過程中就應(yīng)選擇機械攪拌的施工方法，且要將攪拌時間控制在2min～3min之間。如果是非引氣混凝土施工，則應(yīng)選用真空模塊。此外，在冬季進行混凝土施工過程中，還要控制混凝土入模溫度，可以用熱水?dāng)嚢杌炷粒褂玫臒崴疁囟炔荒芴?，只要避免在運輸混凝土的過程中出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象即可。
5)及時做好混凝土“三護”工作。
如果是在夏季施工，在混凝土澆筑完畢以后，則要及時灑水，養(yǎng)護時間控制在14h～28h之間。如果是在冬季施工，外露的混凝土要及時進行保溫處理，避免出現(xiàn)凍融破壞。此外，冬季混凝土建筑物應(yīng)及時進行排水，尤其是在冰凍期到來之前要將可以排水的位置的水全部排空，這樣可以有效防止出現(xiàn)凍融破壞。在日常檢查過程中，如果發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫的寬度超過了0．05mm，則應(yīng)進行修補，避免出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。
6)及時修復(fù)混凝土凍融破壞。
現(xiàn)階段，我國建筑行業(yè)處理混凝土建筑物凍融破壞通常采用鑿舊補新的方法，就是將已經(jīng)發(fā)生凍融破壞的混凝土全部清理掉，再重新澆筑混凝土。為了保證新混凝土的堅固性，會在老混凝土中埋設(shè)錨筋，在錨筋與老混凝土完全契合后，再清理混凝土表面，然后重新澆筑混凝土。
4結(jié)語
由于受到各種因素的影響，水利工程混凝土建筑物發(fā)生凍融破壞的概率比較高，這一現(xiàn)象的發(fā)生嚴重影響了水利工程混凝土建筑物的正常使用，縮短了混凝土建筑物的使用年限。因此，必須要進行水利工程混凝土建筑物防凍融破壞措施的研究，提高混凝土建筑物的防凍性。
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作者：李堂明 單位：山西省汾河水庫管理局