混凝土冻害的原因？

混凝土冻害的原因？

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1 混凝土渠道防渗冻害的原因分析
　　混凝土是由砂、石、水、水泥等材料组成的，这些材料具有一定的吸水性，又长期处在水的环境中，这些水分在负温条件下，体积会发生膨胀，经过多个冻胀，融化循环和应力的反复作用，最终导致混凝土的冻融破坏。混凝土（预制混凝土板），属于刚性材料，具有较高的抗压强度，但抗拉强度较低，适应拉伸变形或不均匀变形的能力较差。在冻胀力或热应力的作用下，容易破坏，其破坏形式归纳如下。①鼓胀及裂缝。在冬季，混凝土板与渠床基土冻结成一个整体，承受着冻结力、冻胀力，以及混凝土板本身收缩产生的拉应力等，当这些应力值大于混凝土板在低温下的极限应力时，板体就发生破坏。②架空隆起。在地下水位较高的渠段，渠床基土距地下水近，冻胀量大，而渠顶冻胀小，造成混凝土衬砌板大幅度隆起、架空。这种现象，一般出现在坡脚或水面以上0.5米坡长处和渠底中部。③滑塌。渠道衬砌的冻融滑塌有两种形式：其一由于冻胀引起混凝土板隆起架空，使得坡脚支承受到破坏，混凝土板垫层失去稳定平衡，因而基土融化时，上部混凝土板块顺坡向下滑移、错位、互相穿插、迭叠。其二渠坡基土融化期的大面积滑坡，使渠坡滑塌，导致坡脚混凝土板被推开，上部混凝土板塌落下滑。

　　2 混凝土渠道防渗防治冻害的措施
　　混凝土渠道防渗是否产生冻胀破坏，其破坏程度如何，取决于基土冻结时水分迁移和冻胀作用。而这些作用又和当时当地的土质、土的含水量、负温度及工程结构等因素有关。若采取措施消除或改善其中一个因素，就有可能防止混凝土的冻胀破坏。但是，混凝土渠道防渗多处于粘质土壤上，渠水易于补给基土，混凝土板体重量轻，抗冻胀能力弱，某些渠段无法避免自然和人为的不利条件，易于遭受冻害。实际上，采取单一措施达到不冻胀的目的，是难以做到的。实践证明，防治混凝土渠道的冻害，要针对产生冻胀的因素，根据工程具体条件采取综合措施。从渠系规划布置、基土处理、排水、保温、衬砌的结构形式、材料、施工质量、管理维修等方面着手，全面考虑，采用适宜的防冻害措施。现将实践中一些较为有效的冻害防治方法介绍如下。
　　2.1 避免冻胀 避免冻胀是在混凝土渠道防渗工程的规划设计中，注意避开出现较大冻胀量的自然条件，或者在冻胀性土区，注意避开冻胀对渠道混凝土的作用。①尽可能避开粘质土壤、松软土层、淤泥沼泽和高地下水位的地段，选择透水性较强的不易产生冻胀的地段，或地下水位埋藏较深的地段。将混凝土渠底冻结层控制在地下毛管水补给高度以上。②尽可能采用填方渠道。③选择渠线在地形较高的脊梁地带。④有渗水和地面回归水入渠的渠段，尽量有排水设施。⑤规划布置林带，多种柳树，因柳树根须发达，可以改善渠床基土环境，有利于防冻害。

2.2 削减冻胀 渠床基土在冻胀消融的反复作用下，产生冻胀累积或变形情况时，可采用适宜的削减冻胀的措施，将基土的最大冻胀量削减到混凝土结构允许变位范围内。①换填法。在冻结深度内将混凝土板下的冻胀性土换成非冻胀性材料如戈壁石、风积砂的一种方法。戈壁石、风积砂垫层本身不会产生冻胀，而且能排除渗水和阻止下层水分向表层冻结区迁移。所以换填垫层能有效地减少冻胀，防止冻害现象的发生。换填的戈壁石、风积砂垫层，粘土杂质含量一般不宜于大于5%，特别是换填层有饱水条件冻结时，必须保证冻结期换填层有排水出路。若混凝土板缝渗漏水或傍渗水的含泥量足以能污染换填层时，应在换填层外围设置一层土工薄保护。②隔热保温。将隔热保温材料布设在混凝土板衬砌体背后，减轻或消除寒冷，并可减少换填垫层深度，隔断下层土的水分补给，从而减轻或消除渠床的冻深和冻胀。随着化学工业的发展，苯板等新型保温材料的开发，目前在采用新疆兵团混凝土渠道防渗工程中普遍采用，对削减冻深和冻胀的效果良好。这种保温材料具有自重轻，强度高，吸水性低，隔热性好，运输和施工方便等优点。③压实法。可使基土的干密度增加，孔隙率降低，透水性减弱。密度较高的压实土冻结时，具有阻碍水分迁移、聚集，从而削减甚至消除冻胀的能力。

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