引滦入唐混凝土工程冻害研究

□刘彦华

引滦入唐工程1978年开始施工，于1984年12月26日正式通水，该工程从滦河大黑汀水库引水，跨流域输入还乡河邱庄水库，再从邱庄水库穿过还乡河与陡河分水岭，经陡河西支将水调入陡河水库，然后再从陡河水库将水输入下游和唐山市，供城市生活和工农业生产用水。多年来工程运行良好，但近年来混凝土工程的结构表面冻害日益严重。

1.混凝土抗冻性的研究及现状

混凝土的抗冻性是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，经历时间长久混凝土就会发生表层削落，结构疏松等破坏现象。吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。一是当混凝土中的毛细孔水在负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀9%，对混凝土造成破坏；二是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迁移和重分布引起的渗管压，另外凝胶不断增大，形成更大膨胀压力，从而造成对混凝土破坏。综上研究结果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。

2.混凝土冻融破坏的影响因素

混凝土冻融破坏影响因素是多方面的。一是组成混凝土的主要材料性质的影响。二是外加剂的影响。三是施工工艺影响。四是水位变化的影响。五是施工质量的影响。

3.引滦入唐混凝土工程冻害防治的几种尝试

引滦入唐工程位于北方地区，受供水调度限制，每年入冬后至少还得进行1次冬季输水，输水结束后混凝土结构中的饱和水和渠道中的剩余水是造成混凝土结构冻害的主要成因。在工程运行几年后，工程管理部门就发现这一问题，尤其在引滦入还渡槽段、土石渠段特别明显。在1990年前后，工程管理单位用铁铝酸盐水泥对冻融破坏工程进行过小面积的实验，用铁铝酸盐水泥混凝土对破坏的工程浇筑、压实、养护，从实验结果看，处理后的工程表面起到了一定的缓解作用，但几年后，处理后的渡槽底板又重新出现麻面、起渣现象。2006年前后，工程管理单位又在个别严重冻融破坏工程段进行过氯乙烯胶液涂料粘贴玻璃丝布的办法进行底板表面裂缝和麻面的处理，但这种方法也只是起到了缓解作用。2017年10月份，我单位在特别严重和比较严重的冻融破坏工程地段，采取混凝土底板全部凿除15cm，重新浇筑混凝土底板表面的作法，这种作法效果还有待时间去检验。

4.混凝土冻融破坏的防治

对于混凝土冻融破坏的防治，结合我们的工程管理实践，总结出如下几点：

4.1　预防措施

一是混凝土质量好坏，施工是关键。在施工中应根据不同情况选择含有不同矿物成份和不同性能的水泥、骨料和外加剂，从材料方面确保混凝土的耐久性。施工中除砂要筛、石要洗外，还要特别注意剔除集料中的有害物质，提高其强度和密实性、抗渗性、抗冻性。振捣一定要充分并严格按照规定标准进行，必要时可作表面处理；养护一定要及时，一旦混凝土达到初凝时，就应立即进行养护，并坚持按不同水泥品种所要求的时间养护，控制好环境的温度和湿度，以使混凝土在适宜的环境中进行养护。二是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，试验确定关键参数，主要是降低混凝土的水灰比，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。三是人为地优化混凝土工程使用条件和周围的环境条件，以减少或改善致使混凝土冻融的各种不利因素，除地理位置制约因素，人为的改善使用条件这是至关重要的一点。

4.2　治理措施

一是泥砂浆修补，适用于轻微的表层破坏。二是预缩砂浆修补，此种方法适高速水流区混凝土表面的损坏。三是喷浆修补，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。四是环氧材料修补，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。

5.结束语

某些混凝土工程的过早破坏,其原因不是由于强度不足,而是由于混凝土耐久性不良或使用不当造成，且大多数与混凝土冻融作用有关。因此，防治混凝土冻害要从多方面入手，深入研究，找到科学合的方法，减少或延缓混凝土冻害发生。