柴河水库混凝土工程冻害及其防治

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摘要叙述地处辽北的柴河水库混凝土工程的破坏形式，分析混凝土冻害原因，阐述预防措施，提出治理混凝土破坏的办法，以供参考。

关键词寒区；混凝土冻害；原因；防治；柴河水库

中图分类号TV698.2文献标识码A文章编号 1007-5739（2011）22-0264-02

2009―2010年冬春季节，辽北地区遭遇近50年持续时间最长、气温最低、雨雪最频繁、冻融交替次数最多的极端天气，恶劣气候使柴河水库混凝土建筑物遭受前所未有的破坏。

1混凝土工程冻害的表现形式

1.1地面工程

水产养殖场院内混凝土地面、河边餐厅广场地面等，大面积开裂、碎裂，破损严重；柴河广场地面出现剥蚀、掉渣、坑洼麻面，并伴随裂缝、开裂。

1.2屋面工程

办公楼、酒店等屋顶防水层开裂、褶皱，裂缝贯通，裂隙发育，其硬覆盖严重碎裂、大面积剥蚀、表面松散、砂化，导致屋顶漏水，室内装修毁坏，设备受损。

1.3砌体结构

2010年春后，以仿古形式建造的办公楼、酒店的女儿墙出现多处贯穿性裂缝，导致多个楼层的房间漏水、墙体霉变、琉璃瓦崩裂，破损严重。

1.4混凝土渠道

采用钢筋混凝土面板护坡的坝下公路两侧排水明渠，出现裂缝、破损或整体倾覆、移位。

2混凝土冻融破坏原因分析

混凝土中结冰的水产生体积膨胀及过冷的水发生迁移，引起各种压力作用，使混凝土遭受破坏[1]。

2.1建筑材料影响

2.1.1水泥。水泥干缩性大，柴河水库民用工程均采用当地生产的矿渣硅酸盐水泥，这种水泥具有易透水、易干缩裂缝、抗冻性差等缺点。

2.1.2砂石含土量大。砂或骨料的表面粘附泥土，使水泥与骨料的粘结受到妨碍，混凝土的强度降低。河边餐厅广场在主汛期施工，河道无法采砂，采用了含土量大的砂子，是导致破坏严重的主要原因。

2.1.3配合比不合理。水泥用量和砂率过大，小型工程多采用经验配合比，作业人员施工时追求方便快捷，用多加水、多用小骨料和砂子、少用粗骨料的方式，致使水灰比过大，干缩变形大，后期强度低，柴河水库民用工程均存在这种现象。

2.2设计因素影响

柴河水库地处辽北，民用工程设计中均未考虑抗冻要求，是混凝土冻融破坏的重要原因之一。

2.2.1排水不畅。设计时未考虑雨雪后温度骤降或树叶等飘落物阻滞使水体流动缓慢等原因，致使设计的坡比小，水无法及时排走，混凝土结构长期褒水，经反复冻融而破坏。

2.2.2混凝土厚度。地面工程设计厚度过薄，整体性不好，抵御冻胀破坏能力不足，也是破坏原因之一。

2.2.3混凝土地面垫层。水产养殖场院内基础较软弱，设计的垫层过薄，没有经专业设备压实。混凝土地面经车辆多次碾压后产生裂缝，在反复冻融下破坏。

2.2.4排水管。坝下公路北侧排水明渠与鱼池紧邻，南侧排水明渠与坝后排水渠相接。设计的坡面排水管不足，鱼池与坝后渗水、雨雪自坡顶流入水量不能及时排走，是混凝土表面破损、整体倾覆、移位的原因之一。

2.3施工因素影响

2.3.1计量不准确。确保混凝土强度的必要前提是合理的配合比和准确计量，实际施工中，小型工程很少用标准计量器具，有些较大型的工程即便使用计量器具，但年久失检，达不到计量要求，使混凝土施工配合比和设计配合比不一致。

2.3.2没有按规范要求施工。作业人员不严格按施工程序施工，混凝土拌制或浇筑时随意加水，导致成品混凝土流、塑性相差悬殊；模板与垫层过于干燥，吸水大；混凝土浇筑时，不能充分振捣，或过度振捣、抹平，使水泥和细骨料过多上浮至表面引起开裂等，也是某些混凝土工程产生冻融破坏的诱发原因。

2.3.3没有达到设计要求。混凝土表面平整度差，达不到设计坡比，或局部低洼不平，排水不畅、表面压光不够等。

2.3.4混凝土重塑。混凝土浇筑时，由于浇筑强度过大或人员配置不合理，浇筑后的混凝土已经部分产生初凝，或全部初凝后才进行振捣、压实、抹平，导致混凝土重塑，严重影响混凝土的强度。

2.3.5养护。必须保证充足的水分，以满足混凝土固结时水化热的需求，并且混凝土浇筑后必须按照规范要求的养生标准[2]进行及时、持续的养护。混凝土养护不良，表面易起粉、砂，夏天养护不良易龟裂、碳化，外界侵蚀加剧破坏。柴河水库的屋顶混凝土硬覆盖在施工后正规养护很少，湿度条件无法满足水泥水化热的需要，使混凝土的强度受到影响，致使其干缩裂缝、表面疏松，抗冻性和耐久性变差。

2.3.6冬、雨季施工。混凝土硬化过程中，当温度低于0 ℃时，混凝土强度便停止增长，且可能因冰冻使混凝土强度降低或破坏。刚浇筑后的混凝土表面被雨水冲击，使水泥流失，出现不同程度的蜂窝、麻面，若处理不好，虽然外形上已经平整光滑，但整体强度达不到要求，后加上去的水泥易剥蚀，在反复冻融、侵蚀作用下，原来的蜂窝、麻面加大，直至破坏。

2.4重建轻管

混凝土建筑物长期暴露在自然环境中，风吹、雨淋、冰冻、曝晒等各种不利因素的组合作用，都会引起混凝土的碳化和破坏。柴河水库的一些混凝土建筑物，特别是完工多年的房屋顶盖，在建筑初期本就缺少必要养护，混凝土表面裂隙发育。在多年的运行中，没有进行管理和防护，日积月累，风沙携带，使表面积满淤泥，杂草丛生，排水通道堵塞，加剧混凝土的碳化和冻融破坏。

3防治措施

3.1混凝土冻融破坏的预防

3.1.1正确选用水泥品种及水泥用量。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐大坝水泥的抗冻性好于矿渣硅酸盐水泥。优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐大坝水泥，当环境水同时受硫酸盐侵蚀时，应优先选用抗硫酸盐硅酸盐水泥[3]。保证必要的水泥用量，尽可能减少水灰比。

3.1.2引气剂。为了提高混凝土的抗冻、抗渗性能[2]，可在混凝土中加入大量高张力而稳定的微小气泡。引气量取决于水泥石的性能、环境温度、温度降低速度及气孔的尺寸，必须采用性能好的引气剂[1]。

3.1.3进行混凝土配合比设计、实验。为了保证科学合理的配合比，施工前应进行混凝土配合比设计、实验。

3.1.4砂石材料的选取。尽量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，扣除相应水量。

3.1.5严格按施工规范作业。为提高混凝土的耐久性，可以采用加强施工管理、做好平仓和振捣等提高混凝土密实度的方法改善混凝土的内部结构和分布状态。振捣时间长短以混凝土不再显著下沉、不出气泡并开始泛浆为准。可采用二次振捣、二次抹面、压实压光等措施排除混凝土中的多余水分。

混凝土浇筑12 h以内加以覆盖，可用饱和水的草袋子遮盖，避免阳光照射，每日洒水次数应能保持混凝土处于足够的湿润状态。冬季应采取保温措施，减少洒水次数，气温低于5 ℃时，应停止洒水，水工混凝土的养护时间不低于28 d [3]。

3.1.6冬、雨季施工。尽量不要在冬季施工，如果无法避免，则施工、养护应按冬季施工技术要求进行。并将必要的早强、速凝等添加材料加入到混凝土中。同时，应尽量避免雨天浇筑混凝土，如果浇筑期间突然降雨，应立即停工，并对已浇筑的混凝土进行遮雨防护。

3.1.7混凝土建筑物的管理和保护。混凝土建筑物在使用期应进行经常性的检查和管理，尽可能消除不利于混凝土耐久性的不利因素，建、管并重，以最大限度地延长其使用寿命。

3.2混凝土破坏的治理

3.2.1混凝土更新。水产养殖场院内破损严重的分块，全部拆除重新浇筑；办公楼、酒店等屋顶硬覆盖、防水材料等全部拆除，重新制作。

3.2.2涂抹砂浆法。柴河广场地面设计强度较高、施工质量较好，混凝土表面受损较轻，采用表面修复法处理。人工凿除破损混凝土，用水冲洗干净，然后采用环氧砂浆涂抹或喷涂均匀，下一层的喷涂必须等上一层硬化后才能进行。在修补后的混凝土表面再涂抹一层聚合物水泥，以提高混凝土的耐腐蚀性、不透水性、抗冻性。

3.2.3表面密封法。坝下公路两侧排水明渠破损严重的采用前述的2种方法修补，对于宽度小于0.2 mm的细小裂缝，用环氧树脂封闭材料将裂缝处涂刷抹平[4]。

4结语

冻融破坏是寒区混凝土受破坏的重要原因，2009―2010年冬春季节极端的恶劣气候对柴河水库的一些混凝土工程造成了破坏，但纵观柴河水库的混凝土工程，遭受冻融破坏明显和严重的是设计强度低、未考虑抗冻要求、未达到设计和施工要求，以及后期管理不善的工程或部位。可见，科学合理的设计、严格的施工程序、优良的工程质量和良好的维护管理，是确保寒区混凝土工程抗冻性、耐久性的前提。

5参考文献

[1] 重庆建筑工程学院，南京工学院.混凝土学[M].北京：中国建筑工业出版社，1985：95-102.

[2] 宋广强.浅谈混凝土防渗渠道冻害破坏及防治措施[J].内蒙古水利，2011（2）：170-171.

[3] 梁建林.施工员[M].北京：中国水利水电出版社，2010：26，150.

[4] 张晓静.腐蚀对混凝土结构物的影响及防治[J].黑龙江水专学报，2002（4）：105-106.