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水工混凝土冻融破原因分析及防治措施水工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而混凝土的破坏主要以碳化、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,造成极大浪费本文仅就水工建筑物混凝土的冻融破坏分析了其破坏机理,总结了破坏影响因素,并就此提出了相应的预防及治理措施水工混凝土冻融破坏机理1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,如浙江省的富春江水电站,湖南省的桃江水库等,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.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Powerse中,遭受的破坏应力主要由两部分组成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,1体积膨胀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9%,中产生拉应力;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2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一以下,78℃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水工混凝土冻融破坏的影响因素2混凝土冻融破坏的影响因素是多方面的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1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2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3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4融破坏需采取有力措施防止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,5因此必须把好质量关,不允许出现蜂窝、麻面,力求密实,表面光滑水工混凝土冻融破坏的预防措施3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1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;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,2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左右,若水量增加,多余的水就游离析出,产出孔隙,饱25%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;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3使混凝土冻融的各种不利因素水工混凝土冻融破坏的治理措施4水泥砂浆修补,适用于轻微的表层破坏1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230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〜90mih坏喷浆修补,多用于混凝土冻融破坏化较严重的部位喷混凝土修3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4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,效果更佳当然,在修补时,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总之,为有效避免或减少水工建筑物混凝土的冻融破坏,应根据混凝土所处的环境,合理进行配合比设计,严把施工质量关,加强工程运行中科学管理若发现冻融破坏应及时采取恰当而有效的修补措施,以达到或延长工程的使用寿命。