浅谈防洪堤中抗冻混凝土的技术措施

【摘要】防洪堤的主要功能部分是混凝土结构，其抵御磨损、破坏及低温的能力是水利工程行业一个主要及重要的研究目标。在我国北方比较寒冷的地方，混凝土结构在冬季及严寒影响下会出现较明显的破坏，工程安全因此受到威胁。在水利施工过程中加入一些外加剂或活性剂能显著提升混凝土结构抗冻性。本文将浅谈防洪堤中抗冻混凝土的技术措施，结合施工实际，提出一些混凝土抗冻措施。

【关键词】防洪堤；抗冻混凝土；技术措施

低温对建筑业影响巨大，混凝土在低温寒冷条件下会出现磨损、破坏等，为了增强混凝土的抗冻性、耐久性与稳定性，应首先了解其冻融破坏机理，分析混凝土结构抗冻性研究情况，掌握提高混凝土抗冻性的技术与配制方法。

一、混凝土冻融破坏机理及引气剂影响抗冻性原理

（一）混凝土冻融破坏机理

在温度非常低的情况下，混凝土内部的可冻水凝结成冰时，体积相应会膨胀9%，混凝土内部的冰受到毛细孔的约束力而出现巨大压力。此外，过于寒冷的水进行迁移，冰水及蒸气压也会造成渗透力，迁移与渗透力共同发生作用，这种作用超出混凝土抗拉强度时就会出现局部裂缝，这促使混凝土内部细微裂缝进行扩展，当冻融进行左右循环时，破坏作用也在反复进行着，不断扩展着裂缝并相互贯通，最后破坏混凝土。

（二）引气剂影响抗冻性的原理

引气剂是一种表面活性物质，其具有憎水性，能够显著降低拌合水表面张力，混凝土在这种张力作用下会产生大量微小、稳定、均匀分布但是不连通气泡，气泡能在混凝土出现膨胀压力时起缓解作用，进一步减轻冻结破坏作用。此外，气泡也会切断混凝土额毛细管通道，这样外界水分就不容易侵入了，水饱和程度及冻结破坏作用也随之减少、减轻。

二、混凝土结构抗冻性研究情况

（一）添加外加剂制备混凝土

混凝土出现低温冻害的根本原因是水对其结构内部进行侵入、冻融，因此建筑企业对于混凝土结构抗冻性研究内容主要是：怎样提高混凝土结构对水的控制能力，并提升混凝土结构的抗冻害能力。

（二）制备耐寒高强度混凝土

耐寒高强度混凝土抗冻能力非常强，这种混凝土使用新型混凝土配比与高性能水泥，其将优质引气剂掺入其中做成耐寒高强度混凝土，这也是混凝土技术的主要发展趋势。多数企业与机构都积极使用现代技术研制耐寒高强度混凝土，以此来提升混凝土结构的抗冻性。

三、防洪堤中抗冻混凝土的技术措施

（一）外加剂增强改善混凝土抗冻性

制备混凝土时，应结合设计与实际情况向混凝土拌合物中加入一定量引气剂，这样能提升混凝土结构的抗冻性，这是因为混凝土浇筑与凝固中使用引气剂将具有增水作用，起到表面活性物质的作用，显著降低混凝土拌合水表面张力及表面能，促使混凝土内部出现大量微小、稳定及封闭的气泡，气泡具有保温作用，也能切断混凝土内部分毛细管通路，减少其中水分结冰时的膨胀压力，低温对混凝土的破坏由此降低，并具有缓冲冻融张力作用。其中的微小气泡也能阻断混凝土毛细管与外界毛细通路，减少外界水份对混凝土结构内部浸入，混凝土内部渗透性由此减少。因此将引气剂加入到混凝土进行制备时，能够改善混凝土内部细微结构来提升混凝土对低温的承受能力。

减水剂是另外一种外加剂，其常常在建筑施工时向混凝土拌合物中投放，这能降低混凝土工程对水的使用与需求量，也能有效防止出现混凝土裂缝。此外减水剂也能大幅度降低混凝土水灰比，提升其强度与致密性，也能提升其抵抗冻融破坏能力，由此提升其抗冻耐久性。混凝土制备过程中，加入高效的减水剂能保持和易性不变情况能提升抗渗性4-5倍。用水量及水泥用量不变时，则能使其抗渗性提高3倍。

（二）活性矿物增强改善混凝土抗冻性

一些活性矿物也能改善混凝土结构的抗冻性，例如硅粉、矿渣及粉煤灰等，下面我们将具体分析下这几种物质。首先是硅粉，在混凝土中掺入一定量硅粉能提升其抗冻耐久性，但是应确保硅粉掺量在15%以下，这样才能使混凝土具有较高的抗冻耐久性。而非引气硅粉混凝土与基准混凝土相比，前者在胶结材总量相同及塌落度不变情况下，其具有更高的抗冻能力，基准混凝土加入15%硅粉混凝土气孔结构也会有较大的改善。磨细矿渣能与混凝土内的水泥经过水化作用生成氢氧化钙，这种物质在混凝土内有潜在结合活性，并且矿渣掺合比例比较合适时，其与普通混凝土相比具有较高的抗冻性能。最后是掺入粉煤灰来改善混凝土抗冻性，粉煤灰是一种工业废料，具有较好的活性性能，也能改善及提升混凝土性能。粉煤灰混凝土技术已经得到越来越深入地研究与发展，人们也更加关注这个问题。高掺量粉煤灰混凝土孔结构受粉煤灰掺量及水灰比影响，而且伴随掺量及水灰比增加，孔隙率也随之增加，但是随着时间延长与增加，孔隙率又会下降。出现上述现象原因主要是：掺入的粉煤灰改善了混凝土的孔尺寸，随着掺量增多混凝土的抗冻耐久性会随之增加。也可以在实践中掺入硅灰、超细粉煤来提升其抗冻性与耐久性能，将超细粉煤灰与硅灰掺在一起时，其抗冻耐久性效果更加显著，并且在经过300次冻融循环后，动弹性模量与重量基本上没有变化，钢纤维此时进一步复合则有利于改善混凝土抗冻耐久性，因此能总结分析出双掺或多掺矿物能提升混凝土的抗冻耐久性。了解了混凝土抗冻技术措施后，在混凝土施工过程中也应注意一些事情，保证按照配合比设计要求进行混凝土的配制，进料顺序是砂石水泥，然后加入引气剂溶液，减少混凝土的含气量；加入引气剂的混凝土搅拌时间应比普通混凝土长0.5-1.0分钟，确保引气剂、水泥及减水剂搅拌均匀，提升混凝土匀质性等等。

四、结语

混凝土在防洪堤工程中具有重要作用，特别是在北方的寒冷冬季。混凝土会因为低温裂缝、破损等，使得防洪堤不安全不稳固。对此应在水利工程施工中提升混凝土结构的抗冻性，首先了解分析混凝土冻融破坏机理及引气剂影响抗冻性原理，然后了解混凝土结构抗冻性研究情况，最后提出防洪堤中抗冻混凝土的技术措施。

参考文献：

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