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　1. 前言
　　水工建筑物多以混凝土結(jié)構(gòu)組成，而這些混凝土結(jié)構(gòu)多處在氣候惡劣的環(huán)境中，受泥沙、水流、物理、化學(xué)、氣溫等影響因素頗多。混凝土的破壞以、凍融破壞為常見，致使許多水工建筑物的運(yùn)行壽命大為縮短，造成極大浪費(fèi)。如某灌區(qū)混凝土渠某些地段也發(fā)生嚴(yán)重凍融破壞等等，所以有必要進(jìn)一步探討水工建筑物混凝土的凍融破壞機(jī)理及防治措施。
　　2. 混凝土凍融破壞機(jī)理分析
　　混凝土的抗凍性是混凝土受到的物理作用（干濕變化、溫度變化、凍融變化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一。對混凝土的抗凍性不能單純理解為抵抗凍融的性質(zhì)，不僅在嚴(yán)寒地區(qū)混凝土建筑物有抗凍的要求，溫?zé)岬貐^(qū)混凝土建筑物同樣會遭到干、濕、冷、熱交替的破壞作用，經(jīng)歷時(shí)間長久會發(fā)生表層削落，結(jié)構(gòu)疏松等破壞現(xiàn)象，都發(fā)生過不同程度的凍融破壞。所以對混凝土的凍融破壞的研究顯得尤為重要。對混凝土凍融破壞的機(jī)理，目前的認(rèn)識尚不完全一致，按照公認(rèn)程度較高的，由美國學(xué)者T．C．Powerse提出的膨脹壓和滲透壓理論，吸水飽和的混凝土在其凍融的過程中，遭受的破壞應(yīng)力主要由兩部分組成。其一是當(dāng)混凝土中的毛細(xì)孔水在某負(fù)溫下發(fā)生物態(tài)變化，由水轉(zhuǎn)變成冰，體積膨脹９％，因受毛細(xì)孔壁約束形成膨脹壓力，從而在孔周圍的微觀結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力；其二是當(dāng)毛細(xì)孔水結(jié)成冰時(shí)，由凝膠孔中過冷水在混凝土微觀結(jié)構(gòu)中的遷移和重分布引起的滲管壓。由于表面張力的作用，混凝土毛細(xì)孔隙中水的冰點(diǎn)隨著孔徑的減小而降低。凝膠孔水形成冰核的溫度在－78℃以下，因而由冰與過冷水的飽和蒸汽壓差和過冷水之間的鹽分濃度差引起水分遷移而形成滲透壓。
　　另外凝膠不斷增大，形成更大膨脹壓力，當(dāng)混凝土受凍時(shí)，這兩種壓力會損傷混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)經(jīng)過反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后，損傷逐步積累不斷擴(kuò)大，發(fā)展成互相連通的裂縫，使混凝土的強(qiáng)度逐步降低，最后甚至完全喪失。從實(shí)際中不難看出，處在干燥條件的混凝土顯然不存在凍融破壞的問題，所以飽水狀態(tài)是混凝土發(fā)生凍融破壞的必要條件之一，另一必要條件是外界氣溫正負(fù)變化，使混凝土孔隙中的水反復(fù)發(fā)生凍融循環(huán)，這兩個(gè)必要條件，決定了混凝土凍融破壞是從混凝土表面開始的層層剝蝕破壞。
　　3. 混凝土凍融破壞影響及防治
　　3.1 混凝土凍融破壞影響因素及防治 。
　　混凝土凍融破壞影響因素。
　　混凝土凍融破壞的影響因素是多方面的。一是組成混凝土的主要材料性質(zhì)的影響，如；水泥的品種、水泥中不同礦物成份對混凝土的耐久性影響較大，又如骨料的影響，除了骨料本身的質(zhì)量對混凝土的抗凍性的影響以外，骨料的滲透性和吸濕性對混凝土的抗凍性也有決定性的作用，由于濕度和強(qiáng)度的變化，會產(chǎn)生含針狀物巖石體積的變化，這將會損壞已硬化的水泥砂漿和混凝土表面，同時(shí)骨料的化學(xué)性能對混凝土的耐久性也將產(chǎn)生一定的影響；二是外加劑的影響，在混凝土施工過程中摻入引氣劑或減水劑對改善混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善混凝土的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)可起到緩沖凍脹的作用，大大降低凍脹應(yīng)力，提高混凝土的抗凍性；三是施工工藝影響，配合比、混凝土的施工、硬化條件等都與混凝土的耐久性有密切的關(guān)系，同時(shí)混凝土中的單位用水量是影響混凝土抗凍性的一個(gè)重要因素。此外混凝土的表面、邊角和工作縫部位處于最不利的工作條件，所以混凝土模板種類、性質(zhì)和表面加工情況以及工作縫的處理對混凝土的耐久性也有很大的影響；四是防止受水位變化影響，寒冷季節(jié)水位變化會引起混凝土的嚴(yán)重凍融破壞需采取有力措施防止；五是嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，混凝土施工質(zhì)量的好壞，將影響它的抗凍性，因此必須把好質(zhì)量關(guān)，不允許出現(xiàn)蜂窩、麻面，力求密實(shí)，表面光滑。
　　3.2 混凝土凍融破壞的防治 。
　　對于混凝土凍融破壞的防治，結(jié)合我們的施工實(shí)踐，總結(jié)出了如下幾點(diǎn)：
　　預(yù)防措施。一是在混凝土施工中應(yīng)根據(jù)不同情況選擇含有不同礦物成份和不同性能的水泥、骨料和外加劑，從材料方面確保混凝土的耐久性；二是嚴(yán)格混凝土制作配合比，一定要根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和所處的環(huán)境條件，試驗(yàn)確定關(guān)鍵參數(shù)，主要是降低混凝土的水灰比，水泥水化所需水分僅為其重量的２５％左右，若水量增加，多余的水就游離析出，產(chǎn)出孔隙，飽和后易受凍脹破壞；另外摻入引氣型外加劑是提高混凝土抗凍性最有效的途徑之一；三是人為地優(yōu)化建筑物混凝土構(gòu)件周圍的環(huán)境條件，以減少或改善致使混凝土凍融的各種不利因素。
　　3.3 治理措施。
　　3.3.1 水泥砂漿修補(bǔ)，適用于輕微的表層破壞。
　　3.3.2 預(yù)縮砂漿修補(bǔ)，所謂預(yù)縮砂漿是指經(jīng)拌和好之后再歸堆放置30～90mih后才使用的干硬性砂漿，此種方法適高速水流區(qū)混凝土表面的損壞。
　　3.3.3 噴漿修補(bǔ)，多用于混凝土凍融破壞化較嚴(yán)重的部位；噴混凝土修補(bǔ)，是指經(jīng)施高壓將混凝土拌料以高速運(yùn)動(dòng)注入被修補(bǔ)的部位，其密度及抗?jié)B性較一般混凝土好，且具有快速，高效的特點(diǎn)。
　　3.3.4 環(huán)氧材料修補(bǔ)，一般有環(huán)氧基液、環(huán)氧砂漿和環(huán)氧混凝土等，這種材料具有較高的強(qiáng)度和抗蝕、抗?jié)B能力，并與混凝土結(jié)合力較強(qiáng)，但價(jià)格較貴，施工工藝復(fù)雜，材料配比嚴(yán)格，此法可與其它修補(bǔ)方法配合使用，效果更佳；總之我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)水工建筑物所處的環(huán)境、位置和凍融破壞的程度以及原混凝土構(gòu)件制作的主要材料性能綜合選用不同的修補(bǔ)方法，才能獲得較好的效果。
　　4. 結(jié)語
　　本文簡要概括了水工建筑物混凝土凍融破壞及其防治的主要措施，我們的原則應(yīng)該是防重于治，首先應(yīng)根據(jù)混凝土所處的環(huán)境，合理進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)（水泥品種的選擇、Ｗ燉Ｃ的限制、外加劑的選用等等）；其次是嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)工程運(yùn)行中科學(xué)管理，發(fā)現(xiàn)凍融破壞及時(shí)采取防范保護(hù)和修補(bǔ)措施，以達(dá)到或延長工程的使用壽命。