淺析混凝土渠道凍脹的原因及其維修措施

鄭永志

【摘要】造成混凝土工程在施工中出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象主要是由于工程在冬季施工，而冬季溫度較低，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部收縮，即使將已受凍的混凝土恢復(fù)，同樣無(wú)法確保其性能。本文簡(jiǎn)述了混凝土渠道工程防治凍脹的必要性，對(duì)混凝土渠道工程出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象的原因、混凝土渠道凍脹的現(xiàn)象以及混凝土渠道凍脹的維修措施進(jìn)行了探討分析，以供借鑒參考。

【關(guān)鍵詞】混凝土；渠道工程；凍脹；必要性；原因；現(xiàn)象；維修措施

混凝土渠道工程中對(duì)渠道做好凍脹防治工作有利于渠道工程的正常使用，有利于避免水資源的浪費(fèi)，達(dá)到理想的使用效果。混凝土是現(xiàn)代化工程項(xiàng)目施工中最常見(jiàn)的一種施工材料，其具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。但是混凝土在施工過(guò)程中容易受到外界環(huán)境因素的限制，導(dǎo)致其出現(xiàn)裂縫、凍脹等質(zhì)量問(wèn)題，極不利于整個(gè)工程的施工質(zhì)量。基于此，以下就混凝土渠道凍脹的原因及其維修措施進(jìn)行探討分析。

一、混凝土渠道工程防治凍脹的必要性

混凝土是現(xiàn)代化工程項(xiàng)目建設(shè)與施工中的主要施工材料之一，其具有明顯的優(yōu)越性，但是也不可忽視其缺點(diǎn)，一旦受到外界各種因素的影響，極有可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。在渠道工程施工過(guò)程中，混凝土工程的主要功能是為了避免其出現(xiàn)滲水等情況，但是由于該項(xiàng)工程是在冬季施工，外界溫度因素對(duì)于混凝土的性能造成了嚴(yán)重的影響，這就導(dǎo)致其發(fā)生凍脹現(xiàn)象，防水性能也得不到保證。這就需要在實(shí)際工作中對(duì)其進(jìn)行全面分析與處理，以提高渠道工程的整體性能與防水能力。

二、混凝土渠道工程出現(xiàn)凍脹的原因

在處理凍脹現(xiàn)象之前，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行全面分析。 造成渠道工程出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象的原因主要是由于土體結(jié)構(gòu)中的水分結(jié)成冰，此時(shí)體積因擴(kuò)張而導(dǎo)致土壤的顆粒發(fā)生位移，此時(shí)在受到周邊建筑物的影響，導(dǎo)致其產(chǎn)生較大的凍脹力，導(dǎo)致整個(gè)建筑物出現(xiàn)變形。尤其是在寒冷的冬季，地下水同樣會(huì)收到外界溫度的影響，導(dǎo)致其凍脹現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。由此可以看出，造成渠道工程出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象主要受到地基土的含水量、地下水的基本特征以及土壤特性等多種因素的影響。

1、設(shè)計(jì)上的缺陷。渠底是最易受凍脹破壞的部位。有些小斷面渠道，渠底現(xiàn)澆混凝土板未設(shè)計(jì)縱縫，因底板兩側(cè)受邊坡擠壓，中部受到拱力作用，無(wú)法釋放，稍有凍脹或滑坡，底板中部就成為數(shù)力集中作用點(diǎn)，可輕易折斷，在渠底形成一條長(zhǎng)長(zhǎng)的裂縫。渠底未設(shè)縱縫的混凝土現(xiàn)澆渠道普遍發(fā)生這種破壞，破壞情況往往較嚴(yán)重。

2、細(xì)砂墊層含粉土量偏高的情況。為了有效防止凍脹破壞，可以進(jìn)行設(shè)墊層替換凍脹土的操作，風(fēng)積砂具有高系數(shù)的導(dǎo)溫系數(shù)，透水性比較強(qiáng)，屬于弱凍脹土。因?yàn)楣軈^(qū)內(nèi)風(fēng)積砂的分布較多，所以防滲渠道都要采用風(fēng)積砂做墊層，其粉土的含量設(shè)計(jì)不能超過(guò)5%，由于部分風(fēng)積砂源含粉土量偏高，有的高達(dá)17%，其本身已經(jīng)屬于凍脹土，用于渠道的墊層，無(wú)法起到防凍漲的作用等。

3、渠基上抬高度不足。老渠改建和老渠一側(cè)新建的渠道，受地形限制，往往不能上抬足夠高度。渠道因處常年灌溉區(qū)內(nèi)，沿線地下水位較高，渠基土層水分補(bǔ)給充分，致使基礎(chǔ)含水量較高。凍結(jié)過(guò)程中，地下水受溫差產(chǎn)生的滲透力作用，沿毛細(xì)管源源不斷地上升積聚，不斷加大基土凍脹量，對(duì)渠道防滲面板產(chǎn)生較大的凍脹作用。實(shí)際表明，這些渠段的凍脹破壞比較普遍，也較為嚴(yán)重。

4、防滲塑膜接縫不嚴(yán)或損壞的應(yīng)對(duì)措施。防滲塑膜的連結(jié)多采用搭接法以及扣接法，只有極小數(shù)的情況采用了焊接法，由于施工質(zhì)量的不同，施工中造成的部分破損也不能修補(bǔ)，存在集中滲漏通道。由于板間的接縫的不可靠，并且容易受到損失的特點(diǎn)，對(duì)于預(yù)制板襯砌渠道，板間開(kāi)縫開(kāi)裂、分離的現(xiàn)象比較普遍，去水容易侵入到達(dá)其防滲塑料層，再經(jīng)過(guò)塑膜連接處于破損處滲入渠堤，自內(nèi)補(bǔ)給水分，增加基層的含水量。對(duì)此，入冬前的冬灌對(duì)于渠道的凍害防治是沒(méi)有好處的，在春季，溫度回升的時(shí)候，基土的水分經(jīng)滲入通道反向外溢，容易引起墊層與邊坡的變形，影響渠道的運(yùn)行安全。

三、混凝土渠道凍脹的現(xiàn)象

在渠道工程施工中混凝土出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象的表現(xiàn)形式主要包括以下幾個(gè)方面：

1、混凝土板發(fā)生隆起現(xiàn)象。在混凝土工程施工過(guò)程中，不僅受到溫度因素的影響，還會(huì)因?yàn)榈叵滤贿^(guò)高而導(dǎo)致混凝土板出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。在渠道工程施工過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)地下水位過(guò)高，那么其凍脹現(xiàn)象也就較為嚴(yán)重，而在渠道頂部的凍脹程度也就相對(duì)比較低，最終導(dǎo)致混凝土板出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，混凝土板出現(xiàn)隆起的高度在1～4cm之間，等到春季之后，這種隆起現(xiàn)象會(huì)有一定的好轉(zhuǎn)，但并不能夠恢復(fù)到原來(lái)情況。并且當(dāng)渠道出現(xiàn)隆起之后，地基土中含有大量的水分，當(dāng)開(kāi)春之后，地基土中的水分會(huì)隨著外界環(huán)境因素的影響而不斷溢出，這就導(dǎo)致渠道的細(xì)砂墊層出現(xiàn)位移等現(xiàn)象，且加大了混凝土板的荷載。再次到寒冷的冬季，該處必然還會(huì)出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，最終出現(xiàn)滑坡，影響到整個(gè)工程的質(zhì)量。

2、現(xiàn)澆混凝土底板出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。在寒冷的冬季，溫度較低，若施工人員對(duì)于渠道并沒(méi)有設(shè)置縱向分縫，那么極有可能因?yàn)闇囟冗^(guò)低而導(dǎo)致混凝土底板出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，裂縫大多分布在渠道底部的中心線位置，其寬度約為0.1～1cm左右，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，不具有規(guī)律可循，甚至還有一些裂縫貫通整條渠道，這對(duì)于渠道的正常使用產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

3、預(yù)制混凝土板出現(xiàn)鼓脹、滑塌現(xiàn)象。所謂預(yù)制混凝土板出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象主要是由于預(yù)制板中幾塊出現(xiàn)鼓起現(xiàn)象，這種鼓脹的高度一般不超過(guò)2～6cm，當(dāng)出現(xiàn)這一現(xiàn)象之后，技術(shù)人員必須要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行處理，否則就會(huì)出現(xiàn)滑塌現(xiàn)象，致使整個(gè)預(yù)制混凝土板失去平衡，最終影響到整個(gè)工程的質(zhì)量。

四、混凝土渠道凍脹的維修措施

1、及時(shí)維修。凍脹隆起的土體，體積較原先增大，且含冰夾層和冰晶體，凍脹現(xiàn)象往往一年比一年嚴(yán)重。不及時(shí)治理，將導(dǎo)致渠道更為嚴(yán)重的破壞。維修應(yīng)遵循“重傷不拖延，輕傷不放過(guò)，合理安排，逐步解決”的原則，具體辦法主要有：a.置換凍脹部位的不合格墊層，基土含水量較高、凍脹部位較為嚴(yán)重的部位，可加厚至凍層厚度；b.修補(bǔ)損壞的板間分縫和防滲塑膜；c.對(duì)變形嚴(yán)重的渠堤挖開(kāi)重新填筑，提高土體密實(shí)度；d.鑿開(kāi)現(xiàn)澆混凝土底板中心裂縫，使縫寬達(dá)到2厘米，用適應(yīng)變形較好的聚乙烯塑料膠泥灌縫。

2、修建截、排水系統(tǒng)。在地下水位較高的地段，尤其是挖方渠段，可采取在渠旁修建截水、排水溝的辦法切斷基土水的外補(bǔ)給來(lái)源。截水、排水溝可做成明溝或暗溝，從地形和占地方面考慮，暗溝較為合適。

3、改善渠道運(yùn)行方式，加強(qiáng)田間灌溉管理。利用原有土渠進(jìn)行冬灌，盡量減少基土水分的內(nèi)補(bǔ)給量。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)田間灌溉水的調(diào)度管理，勿使超灌，控制入冬前灌區(qū)地下水位的上升。

結(jié)束語(yǔ)

在混凝土施工的過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)凍脹破壞的現(xiàn)象，這樣結(jié)構(gòu)混凝土施工的質(zhì)量和效率有著一定的影響。尤其是在渠道工程施工的過(guò)程中，這樣的現(xiàn)象十分的嚴(yán)重，因此必須采用相應(yīng)的防治措施，對(duì)渠道凍脹破壞進(jìn)行有效的控制，從而保障其正常運(yùn)行。

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