浅谈混凝土建筑物的冻融破坏及防治

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【摘 要】 本文通过对混凝土的冻融破坏机理及影响因素分析，提出了寒冷地区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，日常更应加强建筑物运行中的管理维护，发现冻融破坏及时采取保护和修补措施，以延长混凝土建筑物的使用寿命。

【关键词】 混凝土冻融破坏；预防；治理

【中图分类号】 TU528.33 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）02-022-01

１ 前言

在寒冷地区，处于湿润和水位变动的部位，受冻融循环的影响，混凝土建筑物常常发生表面剥落，甚至逐年发展，如不及时采取有效的防治措施，势必导致建筑物的整体破坏。

２ 混凝土建筑物的冻融破坏

混凝土建筑物的冻害，是在水饱和情况下，经冻结后又在水中或空气中融化，经多次这样的冻融循环形成的。在混凝土内冻害发生的机理，到目前为止，还没有成熟的理论，一般的解释是：混凝土的毛细孔中的水分在0℃时开始结冰，在毛细孔中充满水的情况下，由于水结成冰体积膨胀约9%，与此相当的水量被挤到混凝土的胶凝孔中，使胶凝孔受到压力，这种水压对混凝土产生了破坏作用，因而造成了混凝土的冻融破坏。

密实性好的混凝土，渗入混凝土的水分较少，减少了混凝土中结冰膨胀的现象，从而提高了混凝土的抗冻性能。因此，混凝土的抗冻性，主要决定于混凝土的密实性。

３ 混凝土冻融破坏影响因素及防治

３.１ 混凝土冻融破坏影响因素。影响混凝土建筑物抗冻融性的因素主要有以下几种：

3.1.1 混凝土配合比的影响。混凝土的抗冻性与混凝土的密实性有密切关系，在混凝土的配合比中，水灰比大，多余水分蒸发后，在混凝土中形成很多与外界连通的渗水孔隙，混凝土的密实性降低了。实践证明，当混凝土所用的原材料品种、质量和其他条件相同时，混凝土抗冻融性随水灰比的增大而降低。

3.1.2 混凝土材料性质的影响。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，在有抗冻要求的部位，应优先采用普通硅酸盐水泥，其次是硅酸盐大坝水泥；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，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。表面粗糙的粗骨料，水泥浆与骨料表面不易充分结合，增加了混凝土的透水性，影响抗冻性。级配良好的粗骨料孔隙率及表面积都比较小，可以减少水泥胶块的含量，不但节约水泥，也提高混凝土的密实性，从而提高了混凝土的抗冻性。

3.１.３ 外加剂和掺合料的影响。外加剂对提高混凝土的抗冻性有显著作用，但用量不当的外加剂和掺合料使混凝土强度降低，抗冻融性减弱。对使用要求不同的混凝土，其外加剂和掺合料要通过科学实验合理确定。

3.1.4 施工工艺影响。混凝土施工过程中，拌和工艺、成型工艺、混凝土养护均对混凝土抗冻性有不同影响。

３.２ 混凝土冻融破坏的预防及治理：

3.2.1 混凝土冻融破坏的预防：

3.2.1.1 正确选用水泥品种及水泥用量。由于水泥是混凝土冻融、腐蚀破坏的重要因素之一，正确选用水泥品种对混凝土抗冻、耐腐蚀性能影响很大。普通硅酸盐水泥的抗冻性好于矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥。尽量选用普通硅酸盐水泥，并保证必要的水泥用量，在满足其它要求（如混凝土和易性、混凝土发热量等）条件下，为了得到抗冻性好的混凝土，应适当降低水灰比。

3.2.1.2 使用引气型外加剂。普通水泥的抗冻性都不是很好，如果在混凝土中加入大量高张力而稳定的微小气泡，可提高混凝土的抗冻、抗渗性能。

3.2.1.3 砂石材料的选取。选用含土量少的优质砂石料，当发现砂石料中含土量高时，要进行清洗，并在拌制混凝土时，扣出相应水量。

3.2.1.4 凝土配合比的设计。施工前进行混凝土配合比设计与试验，采用科学合理的配合比。

3.2.1.5 严格按施工规范作业。混凝土的抗冻性主要取决于混凝土的密实度，因此提高混凝土的密实度，是提高混凝土抗冻、耐久性的重要措施。加强施工管理，施工中做好平仓、振捣，尽可能使混凝土达到最大的密实度。振捣时间长短以混凝土不显著下沉、不出气泡并开始泛浆为准。为排除混凝土中的多余水分，可采用二次振捣、二次抹面、压实压光等措施，以提高表层混凝土的密实性，保证混凝土均匀、密实。

3.2.2 混凝土冻融破坏的治理：

3.2.2.1 表面密封法。对于修补宽度小于0.2mm的细小裂缝，先用钢丝刷将混凝土面打毛，用水清洗干净，然后用环氧树脂、丙烯酸橡胶、聚酯树脂等封闭材料将裂缝处涂刷腻平。

3.2.2.2 涂抹砂浆法。在修复已破损的混凝土结构表面时，先将破损面清除，并用水冲洗干净。然后采用环氧砂浆或玻璃纤维砂浆涂抹或喷涂，每层喷涂均匀后待其硬化后再喷涂下一层。为提高混凝土的耐腐蚀性、不透水性、抗冻性，在修补后的混凝土表面再涂抹一层树脂或聚合物水泥。

3.2.2.3 混凝土更新。混凝土受损面较严重时，将已劣化的混凝土全部清除， 再浇以新的抗冻混凝土。通常剥蚀深度在5～10cm，采用掺入大于10%的丙烯酸水溶性乳液、优质引气剂，常规施工修补即可；在剥蚀深度大于10cm，修复面积较大时，掺入优质引气剂，保证适当含气量，严格控制水灰比，提高混凝土的密实性，常规施工修补即可。总之，我们应当根据混凝土建筑物所处的环境、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 结束语

对于混凝土建筑物的冻融破坏，应坚持预防重于治理。施工前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、外加剂的选用等）；施工中严把施工质量关（提高混凝土的密实度，能有效的增强混凝土抗冻性和耐久性）；施工后加强建筑物运行中的管理维护，发现冻融破坏及时采取保护和修补措施，以延长混凝土建筑物的使用寿命。