淺談防洪堤中抗凍混凝土的技術(shù)措施

【摘要】防洪堤的主要功能部分是混凝土結(jié)構(gòu)，其抵御磨損、破壞及低溫的能力是水利工程行業(yè)一個主要及重要的研究目標(biāo)。在我國北方比較寒冷的地方，混凝土結(jié)構(gòu)在冬季及嚴(yán)寒影響下會出現(xiàn)較明顯的破壞，工程安全因此受到威脅。在水利施工過程中加入一些外加劑或活性劑能顯著提升混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性。本文將淺談防洪堤中抗凍混凝土的技術(shù)措施，結(jié)合施工實際，提出一些混凝土抗凍措施。

【關(guān)鍵詞】防洪堤；抗凍混凝土；技術(shù)措施

低溫對建筑業(yè)影響巨大，混凝土在低溫寒冷條件下會出現(xiàn)磨損、破壞等，為了增強(qiáng)混凝土的抗凍性、耐久性與穩(wěn)定性，應(yīng)首先了解其凍融破壞機(jī)理，分析混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性研究情況，掌握提高混凝土抗凍性的技術(shù)與配制方法。

一、混凝土凍融破壞機(jī)理及引氣劑影響抗凍性原理

（一）混凝土凍融破壞機(jī)理

在溫度非常低的情況下，混凝土內(nèi)部的可凍水凝結(jié)成冰時，體積相應(yīng)會膨脹9%，混凝土內(nèi)部的冰受到毛細(xì)孔的約束力而出現(xiàn)巨大壓力。此外，過于寒冷的水進(jìn)行遷移，冰水及蒸氣壓也會造成滲透力，遷移與滲透力共同發(fā)生作用，這種作用超出混凝土抗拉強(qiáng)度時就會出現(xiàn)局部裂縫，這促使混凝土內(nèi)部細(xì)微裂縫進(jìn)行擴(kuò)展，當(dāng)凍融進(jìn)行左右循環(huán)時，破壞作用也在反復(fù)進(jìn)行著，不斷擴(kuò)展著裂縫并相互貫通，最后破壞混凝土。

（二）引氣劑影響抗凍性的原理

引氣劑是一種表面活性物質(zhì)，其具有憎水性，能夠顯著降低拌合水表面張力，混凝土在這種張力作用下會產(chǎn)生大量微小、穩(wěn)定、均勻分布但是不連通氣泡，氣泡能在混凝土出現(xiàn)膨脹壓力時起緩解作用，進(jìn)一步減輕凍結(jié)破壞作用。此外，氣泡也會切斷混凝土額毛細(xì)管通道，這樣外界水分就不容易侵入了，水飽和程度及凍結(jié)破壞作用也隨之減少、減輕。

二、混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性研究情況

（一）添加外加劑制備混凝土

混凝土出現(xiàn)低溫凍害的根本原因是水對其結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行侵入、凍融，因此建筑企業(yè)對于混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性研究內(nèi)容主要是：怎樣提高混凝土結(jié)構(gòu)對水的控制能力，并提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍害能力。

（二）制備耐寒高強(qiáng)度混凝土

耐寒高強(qiáng)度混凝土抗凍能力非常強(qiáng)，這種混凝土使用新型混凝土配比與高性能水泥，其將優(yōu)質(zhì)引氣劑摻入其中做成耐寒高強(qiáng)度混凝土，這也是混凝土技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。多數(shù)企業(yè)與機(jī)構(gòu)都積極使用現(xiàn)代技術(shù)研制耐寒高強(qiáng)度混凝土，以此來提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性。

三、防洪堤中抗凍混凝土的技術(shù)措施

（一）外加劑增強(qiáng)改善混凝土抗凍性

制備混凝土?xí)r，應(yīng)結(jié)合設(shè)計與實際情況向混凝土拌合物中加入一定量引氣劑，這樣能提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性，這是因為混凝土澆筑與凝固中使用引氣劑將具有增水作用，起到表面活性物質(zhì)的作用，顯著降低混凝土拌合水表面張力及表面能，促使混凝土內(nèi)部出現(xiàn)大量微小、穩(wěn)定及封閉的氣泡，氣泡具有保溫作用，也能切斷混凝土內(nèi)部分毛細(xì)管通路，減少其中水分結(jié)冰時的膨脹壓力，低溫對混凝土的破壞由此降低，并具有緩沖凍融張力作用。其中的微小氣泡也能阻斷混凝土毛細(xì)管與外界毛細(xì)通路，減少外界水份對混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部浸入，混凝土內(nèi)部滲透性由此減少。因此將引氣劑加入到混凝土進(jìn)行制備時，能夠改善混凝土內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)來提升混凝土對低溫的承受能力。

減水劑是另外一種外加劑，其常常在建筑施工時向混凝土拌合物中投放，這能降低混凝土工程對水的使用與需求量，也能有效防止出現(xiàn)混凝土裂縫。此外減水劑也能大幅度降低混凝土水灰比，提升其強(qiáng)度與致密性，也能提升其抵抗凍融破壞能力，由此提升其抗凍耐久性。混凝土制備過程中，加入高效的減水劑能保持和易性不變情況能提升抗?jié)B性4-5倍。用水量及水泥用量不變時，則能使其抗?jié)B性提高3倍。

（二）活性礦物增強(qiáng)改善混凝土抗凍性

一些活性礦物也能改善混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性，例如硅粉、礦渣及粉煤灰等，下面我們將具體分析下這幾種物質(zhì)。首先是硅粉，在混凝土中摻入一定量硅粉能提升其抗凍耐久性，但是應(yīng)確保硅粉摻量在15%以下，這樣才能使混凝土具有較高的抗凍耐久性。而非引氣硅粉混凝土與基準(zhǔn)混凝土相比，前者在膠結(jié)材總量相同及塌落度不變情況下，其具有更高的抗凍能力，基準(zhǔn)混凝土加入15%硅粉混凝土氣孔結(jié)構(gòu)也會有較大的改善。磨細(xì)礦渣能與混凝土內(nèi)的水泥經(jīng)過水化作用生成氫氧化鈣，這種物質(zhì)在混凝土內(nèi)有潛在結(jié)合活性，并且礦渣摻合比例比較合適時，其與普通混凝土相比具有較高的抗凍性能。最后是摻入粉煤灰來改善混凝土抗凍性，粉煤灰是一種工業(yè)廢料，具有較好的活性性能，也能改善及提升混凝土性能。粉煤灰混凝土技術(shù)已經(jīng)得到越來越深入地研究與發(fā)展，人們也更加關(guān)注這個問題。高摻量粉煤灰混凝土孔結(jié)構(gòu)受粉煤灰摻量及水灰比影響，而且伴隨摻量及水灰比增加，孔隙率也隨之增加，但是隨著時間延長與增加，孔隙率又會下降。出現(xiàn)上述現(xiàn)象原因主要是：摻入的粉煤灰改善了混凝土的孔尺寸，隨著摻量增多混凝土的抗凍耐久性會隨之增加。也可以在實踐中摻入硅灰、超細(xì)粉煤來提升其抗凍性與耐久性能，將超細(xì)粉煤灰與硅灰摻在一起時，其抗凍耐久性效果更加顯著，并且在經(jīng)過300次凍融循環(huán)后，動彈性模量與重量基本上沒有變化，鋼纖維此時進(jìn)一步復(fù)合則有利于改善混凝土抗凍耐久性，因此能總結(jié)分析出雙摻或多摻礦物能提升混凝土的抗凍耐久性。了解了混凝土抗凍技術(shù)措施后，在混凝土施工過程中也應(yīng)注意一些事情，保證按照配合比設(shè)計要求進(jìn)行混凝土的配制，進(jìn)料順序是砂石水泥，然后加入引氣劑溶液，減少混凝土的含氣量；加入引氣劑的混凝土攪拌時間應(yīng)比普通混凝土長0.5-1.0分鐘，確保引氣劑、水泥及減水劑攪拌均勻，提升混凝土勻質(zhì)性等等。

四、結(jié)語

混凝土在防洪堤工程中具有重要作用，特別是在北方的寒冷冬季。混凝土?xí)驗榈蜏亓芽p、破損等，使得防洪堤不安全不穩(wěn)固。對此應(yīng)在水利工程施工中提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗凍性，首先了解分析混凝土凍融破壞機(jī)理及引氣劑影響抗凍性原理，然后了解混凝土結(jié)構(gòu)抗凍性研究情況，最后提出防洪堤中抗凍混凝土的技術(shù)措施。

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