水利工程混凝土建筑物冻融破坏影响因素及防治措施

由于受到各种因素的影响，水利工程混凝土建筑物发生冻融破坏的概率比较高，这一现象的发生严重影响了水利工程混凝土建筑物的正常使用，缩短了混凝土建筑物的使用年限。

混凝土建筑物冻融破坏

抗冻性是反映混凝土质量和性能的一项重要指标。有人对混凝土抗冻性存在理解上的偏差，认为只有在寒冷地区才需要考虑混凝土的抗冻性，在温热地区则不需要考虑混凝土抗冻性。然而，寒冷地区长期的低温环境是导致混凝土建筑物出现冻融现象的一个原因，但温热地区冷热的交替同样会导致混凝土建筑物冻融现象发生。混凝土建筑物发生冻融现象以后会使得建筑物表面的表层脱落，严重影响水利工程混凝土建筑物的使用寿命。

混凝土建筑物冻融破坏发生的原因主要有2点：（1）混凝土结构中有毛细孔，毛细孔中的水在零下温度时就会从液体变成固体，即从水变成冰，在变化的过程中体积会变大，这样就会增大毛细孔壁的压力，从而使得混凝土毛细孔壁周围产生拉应力；（2）当混凝土结构中毛细孔中的水由液体变成固体时，胶凝孔中的过冷水会产生渗透压，在混凝土结构毛细孔周围张力的作用下，孔内水的冰点会随着毛细孔直径的变化而变化。胶凝孔中的水在-78℃下才会形成冰核，这样就导致冰核和过冷水之间形成饱和蒸气压差，从而形成渗透压。

混凝土建筑物冻融破坏影响因素

1、混凝土组成材料的影响

混凝土是由水泥、砂浆、水、骨料混合而成的。使用的组成原料不同，从而使得混凝土的性质不同。而且，这些不同的组成原料对混凝土性能的影响也不同。例如，水泥的性质和种类主要影响混凝土的耐久性，为了提高混凝土的耐久性，可以选择质量比较好的水泥品种。而骨料主要影响混凝土的抗冻性，骨料对混凝土抗冻性的影响主要体现在2个方面，一方面是骨料本身的质量会影响混凝土的抗冻性，另一方面是骨料具有渗透性和吸湿性，这也会影响混凝土的抗冻性。混凝土湿度和强度的变化会导致岩石体积的变化，进而会影响混凝土的表面结构。此外，骨料的化学性能也会影响混凝土的耐久性。

2、外加剂对混凝土抗冻融性的影响

为了提高混凝土的性能，会在其中添加外加剂。这些外加剂对于提高混凝土的抗冻性也具有一定影响。例如，在制作混凝土时会添加减水剂、引气剂等，可以减少混凝土内部的气泡数量，改善混凝土内部结构，这样对提高混凝土建筑物的抗冻性是具有很大帮助的。

3、施工工艺的影响

混凝土中单位用水量是影响混凝土抗冻性的一个关键因素。而在施工过程中可能涉及到混凝土用水量的工艺有混凝土配合比、混凝土施工以及混凝土硬化过程等。因此上述施工工艺也会影响混凝土的抗冻性。此外，在混凝土施工过程中，混凝土表面、边角、缝隙等部位是施工比较困难的地方，这些部位的施工水平也会影响到混凝土的抗冻性。

4、水位变化的影响

水利工程混凝土建筑物中会有一部分位于水位变化的区域。在冬季，水位变化会比较频繁，这样就会使得位于水位变化区域的混凝土结构受到严重的影响，使得混凝土结构出现冻融。

5、施工质量的影响

混凝土建筑物施工质量的好坏将直接影响混凝土的抗冻性。如果在混凝土建筑物施工过程中出现了蜂窝、麻面、起砂等现象，将会使得混凝土的抗冻性大大降低，在水利工程项目投入使用以后很容易出现冻融破坏现象。

混凝土冻融破坏的预防措施

1、正确选择混凝土抗冻等级

在选用混凝土抗冻等级时要综合考虑水利工程项目所处地区的气候环境、冻融情况、水位变化情况、混凝土使用的部位等各个方面的影响，进而确定混凝土的种类。此外，在选择混凝土等级时还应严格遵守GB/T 50662—2011《水工建筑物抗冻设计规范》。如果是比较重要或所处环境比较复杂的水利工程混凝土建筑物，可以适当提高混凝土的抗冻等级。

2、选用优质的原材料

制作混凝土的原材料对混凝土抗冻性影响比较大。水泥应选择抗冻等级比较高的硅酸盐水泥。在选择骨料时，应选择含泥量低，吸收率低的骨料。此外，还可以根据混凝土使用的部位适当地加入一些添加剂，以提高混凝土的抗冻性。

3、选择合理的混凝土配合比

选择合理的混凝土配合比是确保混凝土抗冻性的前提条件。如果混凝土原材料的量已经确定了，那么影响混凝土抗冻性的主要因素就是水灰比。为了确保混凝土的抗冻性符合相关工程要求，在进行混凝土配比过程中一定要参考GB/T 50662—2011《水工建筑物抗冻设计规》，严格按照其中的要求控制水灰比。

4、控制混凝土施工质量

控制混凝土施工质量主要是为了保证混凝土的密实度。控制混凝土施工质量，一方面是要控制相关的操作，确保操作的规范性。另一方面就是要选择正确的施工方法。例如，在进行引气混凝土施工过程中就应选择机械搅拌的施工方法，且要将搅拌时间控制在2~3min之间。如果是非引气混凝土施工，则应选用真空模块。此外，在冬季进行混凝土施工过程中，还要控制混凝土入模温度，可以用热水搅拌混凝土，但使用的热水温度不能太高，只要避免在运输混凝土的过程中出现冻结现象即可。

5、及时做好混凝土“三护”工作

如果是在夏季施工，在混凝土浇筑完毕以后，则要及时洒水，养护时间控制在14~28h之间。如果是在冬季施工，外露的混凝土要及时进行保温处理，避免出现冻融破坏。此外，冬季混凝土建筑物应及时进行排水，尤其是在冰冻期到来之前要将可以排水的位置的水全部排空，这样可以有效防止出现冻融破坏。在日常检查过程中，如果发现混凝土裂缝的宽度超过0.05mm，则应进行修补，避免出现渗水现象。

6、及时修复混凝土冻融破坏

现阶段，我国建筑行业处理混凝土建筑物冻融破坏通常采用凿旧补新的方法，就是将已经发生冻融破坏的混凝土全部清理掉，再重新浇筑混凝土。为了保证新混凝土的坚固性，会在老混凝土中埋设锚筋，在锚筋与老混凝土完全契合后，再清理混凝土表面，然后重新浇筑混凝土。