水利工程中混凝土防滲渠道凍害的產生與防治

摘要：混凝土是水利工程常見的建筑形式，具有施工相對方便、可塑性強、強度高、堅固耐用、使用壽命長等優點，被廣泛應用于各種水利工程項目及其他建筑中。但混凝土在施工過程中，由于內在原因及外部環境的影響，也容易產生裂縫、麻面、孔洞等，給工程項目造成隱患，特別是北方地區受氣候的影響，易產生凍害。本文主要針對新疆灌區混凝土防滲渠道凍害的產生情況進行分析，并提出了相應的防治辦法，供工程維護管理參考。

關鍵詞：水利工程；混凝土；凍害；防治

中圖分類號： TV698.26 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2014.23.0043

新疆地處我國西部邊陲，屬于內陸地區，土地遼闊，日照相對充足，光熱資源十分豐富，但是整個地區年降水量不高，氣候較干旱，特別是春秋兩季，水量稀少，加上水資源利用不合理，所以用水會出現困難，對于農牧業生產有影響較大。加上水利工程的基礎較弱，工程配套不全、設施老化、灌區及水域生態環境的惡化，都對農牧業生產形成了制約。近年來為了加快西部地區的發展，國家對于新疆地區的水利工程建設十分重視，加大投入力度，興建了多個大型水利工程項目及灌區水利工程設施建設，有些地區完成了噴灌和滴灌工程建設。這些工程項目的修建對合理調節利用水資源、防洪抗旱，改善飼草料地、促進農業生產等起到巨大的作用。在這些工程中，對于輸水渠道及引水渠道往往都采用混凝土進行防滲處理，而新疆，在冬季往往能達到零下幾十度，常常會使一些混凝土防滲渠道因為凍脹而遭受破壞，對工程的運行產生嚴重的影響。

1混凝土防滲渠道凍害的產生原因

由于混凝土的組成材料主要是水泥、砂、石、水及一些外加劑，這些材料本身都具有一定的吸水性，長期處于水浸的環境中自身常常處于飽吸水的狀態，當外界氣溫達到冰點溫度時，混凝土中的水分就會結冰而發生膨脹，而中午時，溫度升高，這些水分又會融化，到晚上又會凍結，這樣經過多次融化和凍脹，就會導致混凝土的凍融破壞。由于混凝土屬于一種剛性材料，雖然抗壓強度大，但抗拉性較弱，所以一旦出現拉伸變形或不均勻變形情況，就會受到破壞。

一種情況是，由于混凝土板是建在渠基上，在冬季，混凝土板與渠基凍在一起，成為一個整體，共同承受著凍結力和凍脹力，但由于渠基和混凝土板的本身收縮變形不同，產生的拉應力也不同，達到極限時，兩種應力產生不平衡，板體就會被凍壞。另外一種情況是，渠段所處位置地下水位高，渠床基礎凍脹量大，而渠頂凍脹量小，使渠底混凝土板產生隆起架空，渠基變化而導至渠底板破壞。再有一種情況就是，當溫度升高，渠基融化時，由于渠基的變形較大，使混凝土渠失去支掌而產生滑塌，混凝土板向下滑移，出現錯位、互相穿插、迭疊等情況，有的混凝土板被推開，上部混凝土板塌落下滑。

2混凝土凍害的防治措施

2.1避免凍脹

由于凍脹量是導致混凝土凍害的主要因素，所以在修建混凝土防滲渠道時要盡量避免凍脹的產生，減少凍脹量，在規劃設計中，要充分考慮到溫度變化帶來的凍脹量的產生。渠道的規劃建設應盡量避開粘質土壤、松軟土層、淤泥沼澤和高地下水位的地段，最好選擇在透水性較強，不易產生凍脹的地段，同時也要注意如果實在避不開高地下水位地段，要盡可能采用填方渠道。一般選擇線路時要選擇地形較高的脊梁地帶，如果遇到有滲水和地面回歸水入渠的情況要配備排水設施。另外要規劃好林帶，在兩邊栽植一些吸水量大的樹木，比如柳樹，這樣可以改善渠床基土環境，有利于防凍害。

2.2削減凍脹

由于渠基的凍脹變形對于渠底板的影響較大，對渠基進行處理，削減凍脹，使渠基的凍脹量在混凝土結構變形的充許范圍。一是換填法，用一些不易產生凍脹的戈壁石、風積砂替換掉容易變形的凍脹土，戈壁石、風積砂墊層具有良好的滲水性，而且能阻止下層水分上滲透，這樣能減少凍脹，而且其一般不會發生凍脹；二是做好隔熱保溫，主要是通過加裝保溫材料，一般都是在混凝土板襯砌體背后布設，起到防寒保溫的作用，現在常用苯板等保溫材料進行處理，另外這些材料也能起到阻水的作用，避免渠床凍脹；三是把渠基的基土進行壓實，實樣基土密度增加，透水性就變小，同時能阻水，從而減少凍脹量。

3凍脹混凝土防滲渠道的維修

3.1混凝土裂縫修補

如果裂縫較小，而且整個混凝土表面相對平整，沒有大的錯位發生，這時可以采用一些過氯乙烯膠液涂料粘貼玻璃絲布的方法，進行修補。如果裂縫較大，則要用瀝青或塑料膠泥進行填縫處理，處理時先要把縫內、縫壁的一些雜物、泥土等清理干凈，然后再用清水沖洗，待完全干燥后，把焦油瀝青等填入物填進，然后壓實，再把表面處理光滑。

3.2混凝土防滲板表層損壞

如果混凝土防滲板出現剝蝕、孔洞等情況，一般都是采用水泥漿修補，先除掉損壞的混凝土，把要修補的部位進行鑿毛、沖刷，確保干凈，然后澆上一層清水，在保持濕潤的狀態下，把水泥砂漿抹在要修補的部位，要多次反復進行，然后再用鐵抹進行壓光，最后進行噴水保濕養護，養護周期要在兩周以上。

3.3混凝土防滲層的修補

滲層常出現的問題有破碎、錯位、滑動坍等情況，要修補首先把損壞的部位完合拆除，再把渠基處理好，然后再重新填筑，在填筑時，特別要注意新舊混凝土的接合面的處理，如果處理不好可能出現滲水的情況。接合面先進行鑿毛，然后進行沖洗，在保持濕潤的情況下，涂一層厚1厘米的水泥凈漿，然后再開始填筑，填筑好后要注意保濕養護，周期最好在兩周以上。

作者簡介：修江洪，本科學歷，新疆志翔工程建設咨詢監理有限責任公司，工程師，研究方向：水利工程。endprint