淺談防洪堤中抗凍混凝土的技術措施

【摘要】防洪堤的主要功能部分是混凝土結構，其抵御磨損、破壞及低溫的能力是水利工程行業一個主要及重要的研究目標。在我國北方比較寒冷的地方，混凝土結構在冬季及嚴寒影響下會出現較明顯的破壞，工程安全因此受到威脅。在水利施工過程中加入一些外加劑或活性劑能顯著提升混凝土結構抗凍性。本文將淺談防洪堤中抗凍混凝土的技術措施，結合施工實際，提出一些混凝土抗凍措施。

【關鍵詞】防洪堤；抗凍混凝土；技術措施

低溫對建筑業影響巨大，混凝土在低溫寒冷條件下會出現磨損、破壞等，為了增強混凝土的抗凍性、耐久性與穩定性，應首先了解其凍融破壞機理，分析混凝土結構抗凍性研究情況，掌握提高混凝土抗凍性的技術與配制方法。

一、混凝土凍融破壞機理及引氣劑影響抗凍性原理

（一）混凝土凍融破壞機理

在溫度非常低的情況下，混凝土內部的可凍水凝結成冰時，體積相應會膨脹9%，混凝土內部的冰受到毛細孔的約束力而出現巨大壓力。此外，過于寒冷的水進行遷移，冰水及蒸氣壓也會造成滲透力，遷移與滲透力共同發生作用，這種作用超出混凝土抗拉強度時就會出現局部裂縫，這促使混凝土內部細微裂縫進行擴展，當凍融進行左右循環時，破壞作用也在反復進行著，不斷擴展著裂縫并相互貫通，最后破壞混凝土。

（二）引氣劑影響抗凍性的原理

引氣劑是一種表面活性物質，其具有憎水性，能夠顯著降低拌合水表面張力，混凝土在這種張力作用下會產生大量微小、穩定、均勻分布但是不連通氣泡，氣泡能在混凝土出現膨脹壓力時起緩解作用，進一步減輕凍結破壞作用。此外，氣泡也會切斷混凝土額毛細管通道，這樣外界水分就不容易侵入了，水飽和程度及凍結破壞作用也隨之減少、減輕。

二、混凝土結構抗凍性研究情況

（一）添加外加劑制備混凝土

混凝土出現低溫凍害的根本原因是水對其結構內部進行侵入、凍融，因此建筑企業對于混凝土結構抗凍性研究內容主要是：怎樣提高混凝土結構對水的控制能力，并提升混凝土結構的抗凍害能力。

（二）制備耐寒高強度混凝土

耐寒高強度混凝土抗凍能力非常強，這種混凝土使用新型混凝土配比與高性能水泥，其將優質引氣劑摻入其中做成耐寒高強度混凝土，這也是混凝土技術的主要發展趨勢。多數企業與機構都積極使用現代技術研制耐寒高強度混凝土，以此來提升混凝土結構的抗凍性。

三、防洪堤中抗凍混凝土的技術措施

（一）外加劑增強改善混凝土抗凍性

制備混凝土時，應結合設計與實際情況向混凝土拌合物中加入一定量引氣劑，這樣能提升混凝土結構的抗凍性，這是因為混凝土澆筑與凝固中使用引氣劑將具有增水作用，起到表面活性物質的作用，顯著降低混凝土拌合水表面張力及表面能，促使混凝土內部出現大量微小、穩定及封閉的氣泡，氣泡具有保溫作用，也能切斷混凝土內部分毛細管通路，減少其中水分結冰時的膨脹壓力，低溫對混凝土的破壞由此降低，并具有緩沖凍融張力作用。其中的微小氣泡也能阻斷混凝土毛細管與外界毛細通路，減少外界水份對混凝土結構內部浸入，混凝土內部滲透性由此減少。因此將引氣劑加入到混凝土進行制備時，能夠改善混凝土內部細微結構來提升混凝土對低溫的承受能力。

減水劑是另外一種外加劑，其常常在建筑施工時向混凝土拌合物中投放，這能降低混凝土工程對水的使用與需求量，也能有效防止出現混凝土裂縫。此外減水劑也能大幅度降低混凝土水灰比，提升其強度與致密性，也能提升其抵抗凍融破壞能力，由此提升其抗凍耐久性。混凝土制備過程中，加入高效的減水劑能保持和易性不變情況能提升抗滲性4-5倍。用水量及水泥用量不變時，則能使其抗滲性提高3倍。

（二）活性礦物增強改善混凝土抗凍性

一些活性礦物也能改善混凝土結構的抗凍性，例如硅粉、礦渣及粉煤灰等，下面我們將具體分析下這幾種物質。首先是硅粉，在混凝土中摻入一定量硅粉能提升其抗凍耐久性，但是應確保硅粉摻量在15%以下，這樣才能使混凝土具有較高的抗凍耐久性。而非引氣硅粉混凝土與基準混凝土相比，前者在膠結材總量相同及塌落度不變情況下，其具有更高的抗凍能力，基準混凝土加入15%硅粉混凝土氣孔結構也會有較大的改善。磨細礦渣能與混凝土內的水泥經過水化作用生成氫氧化鈣，這種物質在混凝土內有潛在結合活性，并且礦渣摻合比例比較合適時，其與普通混凝土相比具有較高的抗凍性能。最后是摻入粉煤灰來改善混凝土抗凍性，粉煤灰是一種工業廢料，具有較好的活性性能，也能改善及提升混凝土性能。粉煤灰混凝土技術已經得到越來越深入地研究與發展，人們也更加關注這個問題。高摻量粉煤灰混凝土孔結構受粉煤灰摻量及水灰比影響，而且伴隨摻量及水灰比增加，孔隙率也隨之增加，但是隨著時間延長與增加，孔隙率又會下降。出現上述現象原因主要是：摻入的粉煤灰改善了混凝土的孔尺寸，隨著摻量增多混凝土的抗凍耐久性會隨之增加。也可以在實踐中摻入硅灰、超細粉煤來提升其抗凍性與耐久性能，將超細粉煤灰與硅灰摻在一起時，其抗凍耐久性效果更加顯著，并且在經過300次凍融循環后，動彈性模量與重量基本上沒有變化，鋼纖維此時進一步復合則有利于改善混凝土抗凍耐久性，因此能總結分析出雙摻或多摻礦物能提升混凝土的抗凍耐久性。了解了混凝土抗凍技術措施后，在混凝土施工過程中也應注意一些事情，保證按照配合比設計要求進行混凝土的配制，進料順序是砂石水泥，然后加入引氣劑溶液，減少混凝土的含氣量；加入引氣劑的混凝土攪拌時間應比普通混凝土長0.5-1.0分鐘，確保引氣劑、水泥及減水劑攪拌均勻，提升混凝土勻質性等等。

四、結語

混凝土在防洪堤工程中具有重要作用，特別是在北方的寒冷冬季。混凝土會因為低溫裂縫、破損等，使得防洪堤不安全不穩固。對此應在水利工程施工中提升混凝土結構的抗凍性，首先了解分析混凝土凍融破壞機理及引氣劑影響抗凍性原理，然后了解混凝土結構抗凍性研究情況，最后提出防洪堤中抗凍混凝土的技術措施。

參考文獻：

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