改性PP纤维混凝土在冻土区渠道衬砌工程中的应用

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发布时间：2021-09-12

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改性PP纤维混凝土在冻土区渠道衬砌工程中的应用
张晓辉1，金舒云2，朴正华3
(1．吉林省水利科学研究院，吉林长春130022；2．吉林市龙潭区江蜜蜂水利所，
吉林吉林市132011；3．吉林省永吉县水利局，吉林永吉132200)
[摘要】影响渠道冻胀的主要因素是冻深和冻胀量。对衬砌渠道而言。设计人员应根据渠道的
地质与地形条件。提出具体的抗冻胀措施，而不是单一的应用PP纤维混凝土就能解决渠道冻
胀破坏问题。
【关键词]改性PP纤维混凝土；渠道护砌；防渗；冻胀
[中图分类号]TV698．2*6 【文献标识码】B
吉林省在水利工程中采用改性PP纤维混凝
土技术已有1O年的历史，目前在灌区渠道防渗护
砌中，已得到广泛应用。在混凝土中掺入适量的改
性PP纤维，确实可改善混凝土的韧性、耐久性等
指标，但在混凝土衬砌结构与厚度相同的条件下，
改性PP纤维混凝土与普通混凝土相比，并不能改
善衬砌渠道的抗冻胀性能。因此，在一些渠道护砌
工程中，使用PP纤维混凝土并未取得预期的抗冻
胀效果，甚至还有失败的实例。事实上，影响渠道
冻胀的主要因素是冻深和冻胀量，就衬砌渠道而
言，设计人员应根据渠道的地质与地形条件，充分
分析渠道冻胀破坏原因，提出具体的抗冻涨措施。
因此，季节挡冻土区的衬砌渠道应选择适宜的渠
道断面型式、衬砌材料和结构，而不是单一的应用
PP纤维混凝土就能解决渠道的冻胀破坏问题。
1 渠道冻胀破坏的机理
渠道冻胀是由渠道边坡土体的水分、土质及
外部气温等综合因素决定的。水分、气温、土质是
渠道产生冻害的三个基本因素。
低温条件下，土体冻结时的含水量和外来水补
给条件是影响冻胀力的决定因素。经验证明，如果
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土体中不含水分，即使是低温下的强冻胀性土壤也
不会产生冻胀。渠道冻胀发生的过程是土体随温
度的不断变化，由表层到内部，由浅入深的过程。
在冰结条件下，首先在衬砌体和土层间的空
隙中产生冰晶体，在毛细力作用下，土体中的水分
向上迁移，遇冰晶体使冰晶体越来越大。温度继续
降低，在渠基土中也产生了冰晶体，同样在毛细力
的作用下，更深部位土体中的水分向上部迁移，并
在上部土体中的冰晶体逐渐增大，使土体进一步
膨胀，并形成冻土层，使土体体积膨胀，表面隆起。
随气温的不断降低，冻土层的深度逐渐加大，导致
冰冻而产生的冻胀力顶裂或顶起衬砌板而发生冻
胀破坏【l】o
2 渠道破坏的原因分析
从吉林省各灌区10年的运行效果看，改性PP
纤维混凝土在填方渠道防渗衬砌工程中总体上获
得了较好效果，但在土壤持水性较强的挖方渠道，
特别是粉质黏土挖方渠道中，应用效果则较差。如
在梅河口市的海龙灌区，采用PP纤维混凝土衬砌
的挖方渠道，很多部位都出现了明显的冻胀破坏
现象。如预制安装的混凝土板块脱落，现浇混凝土