描述：本文對於水工混凝土受到冰凍損壞的情況進行了講解，給出了其原因，並針對這些原因給出了一些防護措施和解決辦法。
【摘要】本文對於水工混凝土受到冰凍損壞的情況進行了講解，給出了其原因，並針對這些原因給出了一些防護措施和解決辦法。
混凝土材料其有著吸水性，加上周圍的環境長期都是水，所有材料內部的水分含量比較高，如果在低溫的條件下，就容易產生冰，冰的體積要大於水的體積，因此就會膨脹。當膨脹的作用力超過了混凝土的應力承受範圍就會破壞混凝土結構，產生裂縫，吸水性就會提公升，周而復始的就會導致混凝土最終的損壞。混凝土冰凍破壞的情況在我國的北部地區屬於常見情況，各大、中、小混凝土工程中都有著不同程度的冰凍破壞情況。
1.冰凍對水工混凝土建築物的破壞
水工混凝土建築產生冰凍破壞，表面酥鬆，呈現片層脫落，建築強度降低，影響其正常的使用。
混凝土是由水泥漿砂以及骨料組成，他們都是具有微細毛孔的多孔體。進行混凝土攪拌的時候，需要保證期和易性，因此需要加入一些拌合水，其總量要大於水泥的水化水。這些多出來的水，就會滯留在混凝土中，在連通的毛細孔中，佔據了一些體積。
這些毛細孔水就是混凝土受到凍害的主要內因。水在液體和固體的兩個狀態下，體積存在差異，水遇冷變成固體的時候，其體積要增加，因此產生膨脹，導致內部結構受到破壞。混凝土處於保水狀態時，當毛細孔中的水結冰，膠凝孔中的水就處於過冷狀態。
因為混凝土孔隙中形成冰核的溫度在-78℃以下。膠凝孔中處於過冷狀態的水分因為其蒸汽壓高於同溫度下冰的蒸汽壓而向毛細孔中冰的介面處滲透。於是在毛細孔中又產生一種滲透壓力。
而且，膠凝水往毛細孔滲透的時候受到兩種壓力，當他們超過了混凝土抗拉強度的時候，混凝土就出現裂痕，長期如此就會不斷的擴大化，最終形成了破壞。
2.影響混凝土抗凍性的主要因素
混凝土抗凍性跟混凝土的內部結構、水飽和情況、受凍期限、強度等等均有聯絡。混凝土的強度又是受到水灰比的影響，以及外加劑和養護措施的關聯。
2.1水灰比
水灰比是對混凝土孔隙和結構產生影響的最直接因素。水灰比的不斷提公升，其水飽和孔體積就會增加，平均孔徑也會增加，混凝土就具有較低的抗凍性。國內外對於不同環境下的混凝土最大水灰比和最小水泥用量都有詳細的規定。
2.2含氣量
含氣量是對混凝土抗凍性產生影響的主要因素，尤其是在新增引氣劑後產生的微細孔洞，對抗凍性具有非常大的提公升。這些細微的氣孔相互沒有連通性，在毛細孔的水受凍的時候，能夠緩解期靜水壓力，起到降壓的目的。混凝土受凍結冰的時候，孔隙具有抑制水泥漿產生微小冰體的作用。
2.3混凝土的飽水狀態
飽水程度也是混凝土凍害的關鍵因素。通常來說，含水量低於總孔隙體積的91.7%就不會形成凍結膨脹壓力，這個是最大的飽水度。
混凝土完全飽水的時候，是其凍結膨脹壓力最大的時候。混凝土的飽水度和當地的環境以及氣候還有混凝土結構有關係。
2.4混凝土受凍齡期
混凝土的抗凍性會隨著齡期的增長而提公升，混凝土的齡期越長，其水泥水化程度就越高，強度就越大，所有對於膨脹的抵抗力就越大。
2.5水泥品種及集料質量
水泥活性越大，混凝土的抗凍性就越好。普通矽酸鹽水泥混凝土抗凍性比混合水泥混凝土的抗凍性要強。混凝土集料對混凝土抗凍性的影響主要是集料自身的抗凍性。
2.6外加劑及摻合料的影響
減水劑、引氣劑及引氣減水劑等外加劑具有高山混凝土抗凍性的作用。引氣劑是增加混凝土含氣量，減水劑是降低水灰比，讓孔隙數量可以少一些，都是可以提公升混凝土抗凍性的物質。
3.冰凍對水工建築物的破壞形式
水工建築受到冰凍破壞的型別因為不同因素而產生了以下幾種型別：
3.1冰推破壞
當水位的變化不大時，冰層膨脹時產生的靜冰壓力吧土壩的護坡給推起來，形成了破壞。我國的東北、西北等等寒冷地區的水庫就比較容易出現這樣的凍壞。冰推破壞程度受坡土的凍脹壓力大小以及坡土結構有聯絡。
當冰層的冰推力要大於抗冰推強度的時候，就會出現破壞現象。當壩坡的抗冰推力大於冰層間的冰推力的時候，就會形成凍結面剪開的情況，這樣護坡不會受到嚴重的破壞。
3.2冰撥破壞
冰層和護坡破壞在一起，庫水位上公升時，護坡板（塊）、齒牆等被拔起，旋轉或鬆動。庫水位下降時，因冰塊與護坡凍結在一起，護坡受到向冰面下降的彎矩，期刊**故護坡板翹起，齒牆向庫內傾斜。庫水位下降愈快，冰拔現象愈嚴重，特別是當護坡板（塊）尺寸很小時，表面粗糙或整體性差的預製板、塊石護坡等，其冰拔破壞更為嚴重。
3.3凍冰衝擊破壞
主要發生在初春解凍時，庫內凍裂成塊，在風力與水力作用下向壩坡湧進，大量冰塊補推上壩坡甚至超過壩頂，導致壩坡及防浪牆被衝擊破壞。
4.水工建築物凍害的防治措施
水工建築物受冰害的主要部位有護坡、溢洪道閘門，輸水，洩水建築物的進水口閘門，攔柵及支架，以及進口兩側的導牆等。除在結構上採取防凍加強措施外，對已建工程可以採用其它必要的防冰凍措施。通過幾年的工作，積累總結以下防治措施：
4.1摻用引氣劑和減水劑及引氣型減水劑
摻引氣劑是提高混凝土抗凍性的主要措施。根據我國攣通部一航局對天津新港北坡堤的調查可知，不加引氣劑的混凝土使用15年即出現表面剝落等凍害現象，而加引氣劑的混凝土則無凍害。日本研究成功一種非引氣型表面活性劑，摻量為水泥重量的2%-4%時，這種表面活性劑可使混凝土的耐久性指數提高50%-90%。
這種外加劑是烴基及醇基胺類化合物，其引氣量雖少，但氣泡很細且均勻分散，因此對提高混凝土抗凍性非常有利。
4.2嚴格控制水灰比，提高混凝土密實性
水灰比是影響混凝土密實性的主要因素，為了提高混凝土的抗凍性也必須從降低水灰比人手。當前較為有效的方法是摻減水劑特別是高效減水劑。許多研究成果及生產實踐證明摻入水泥重量的0.
5%-1.5%的高效減水劑可以減少用水量15%-25%，使混凝土強度提高20%-50%，抗凍性也能相應的提高。
4.3加強早期養護或摻入防凍劑防止混凝土早期受凍
目前我國常使用的還是蒸汽養**，但耗汽量很大。早強劑、防凍劑目前仍以氯鹽、亞硝酸鹽為主。三乙醇胺復合早強劑使用也較普遍。
近幾年我國開始研製和應用無氯鹽早強減水劑和防凍劑。中國建築科學研究院混凝土研究所研製成功的s9型早強減水劑和防凍劑均不含氯鹽和鉻鹽，對鋼筋無鏽蝕作用，在負溫條件下使混凝土具有較強的抗凍害能力，從而能保證冬季正常施工。
4.4防止建築物周邊結冰的措施
4.4.1撓動水面防凍法。
主要方法有壓力充氣法，壓力充水法，調節水位法及加熱法等。
①壓力充氣法，是通過壓縮空氣使表層和下層強制對流，防止建築物前的水凍結。
②壓力充水法，是用潛水幫浦把庫內溫度較高的水抽上來，用管道上穿有小孔布設在建築物周邊進行噴射，撓動和加熱建築物周邊水體防止結冰。
③調節水位法，是使庫水位上公升速度每晝夜大於4-125px時，可以防止結冰。
4.4.2加熱防凍法：有熱風法，電熱法和熱水法
①熱風法，是通過噴風管上的大量小孔，將熱風送到加熱部位，適用於閘門槽側邊，底部和背面。此法防凍效果好，維修容易，但裝置費用高，用電量大。
②電熱法，是用電熱管等電紅加熱器，直接或部接使物體加熱，優點是裝置簡單，加熱效果好，適用於閘槽側壁和底部，但易斷紅。外露時易損壞。
③熱水法，是用管道將熱水（汽）通至需要防凍部位，需要鍋爐及較長保溫管道、熱量損失大，費用較高。
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