丹东地区水工混凝土冻融破坏分析及防治措施

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发布时间：2021-09-10

资料介绍

丹东地区水工混凝土冻融破坏分析
及防治措施
张海婴，张永先
(1．沈阳标准化研究院，辽宁沈阳 110006；
2．辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳 110003)
[摘要】通过分析丹东地区水工混凝土结构在正、负温反复循环下遭受冻融破坏的原因，提出了水工混凝土抗
冻害的防治措施．为控制水利工程质量提供了参考依据。
【关键词]水工混凝土；冻融破坏；水灰比；抗冻性
[中图分类号]TV431 [文献标识码]B
丹东位于我国东北部，属于寒冷地区，一年
中有5—6个月处于0℃以下。寒冷的气候对水工
建筑物造成了较大的破坏，主要表现为冻融循
环、冻胀破坏以及融冰撞击破坏。等等。本文主
要通过对冻融破坏现象的分析．提出了有利于水
利工程建设和应用的防治技术措施。
1 冻融破坏现状及特征
由于水工混凝土一般处于水环境或潮湿环境
中，在长期的冻融循环、融冰撞击和应力的反复
作用下，会引起混凝土各种不同的破坏特征，如
混凝土表面剥蚀、疏松、脱落、空洞、开裂、钢
筋外露锈蚀等。这些都会导致混凝土抗渗性、抗
碳化和抗冰冻等耐久性能的降低。本文结合近年
来丹东地区水工建筑物检测过程中出现的冻害问
题，着重介绍混凝土冻融破坏现状及特征，如表
1所示
2 水工混凝土冻融破坏分析
2．1 冻融破坏机理
目前国内外提出的冻融破坏理论主要有静水
压经典理论、渗透压理论、冰凌镜理论、基于过
冷液体的静水压修正理论以及饱水度理论等。这
些理论中，公认程度较高的是由美国学者T．C．
Powers提出的静水压理论和渗透压理论。他认为
吸水饱和的混凝土在冻融过程中遭受的破坏力主
要有静水压力和渗透压力两部分。混凝土在潮湿
条件下。首先毛细孔吸满水，当混凝土搅拌成型
时都会带来一些大的空气泡，这些空气泡内壁也
能吸附水，但在常压下很难吸满水。总还能留有
没有水的空间。在低温下毛细孔中水结成冰，体
积膨胀．趋向于把未冻水推向大的空气泡方向流
动，这就形成静水压力。当冰的饱和蒸汽压小于
水时，这种压力差又会推动未冻水向冻结区迁
移，这就是渗透压。
总之。混凝土的冻融破坏过程是比较复杂的
物理变化过程。这种过程可以描述为：在某一冻
结温度下，水结冰产生体积膨胀，过冷水发生迁
移，引起各种压力，当压力超过混凝土能承受的
应力时，混凝土内部孑L隙及微裂缝逐渐增大，扩
展并互相连通。强度逐渐降低，从而造成混凝土
破坏。
2．2 混凝土本身因素
2．2．1 原材料因素
(1)水泥
现阶段水泥早期强度高水化热较高、碱含量
偏大、C3A偏高、细度较细、掺用助磨剂等，这
些表现为混凝土施工早期混凝土内部易出现微裂
纹从而为混凝土的破坏提供前期条件。在水工建
筑物中不同的建筑物和不同的使用部位．水泥要
求各不相同，如果水泥品种选择不当也可能为混
凝土破坏提供条件。如在水位变化区外部或受水
流冲刷的部位，选用矿渣硅酸盐水泥就不利于提
高混凝土的抗冻性。在混凝土中水泥用量过大也
可能使混凝土出现早期微裂缝，对混凝土的破坏