灌区混凝土防渗渠道冻害成因及预防措施.pdf
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1、灌区混凝土防渗渠道冻害成因及预防措施张广周 1 4 5 【 冻 害 防治 】 灌 区混凝土防渗 渠道冻害成 因及预 防措施 张 广 周 ( 菏泽市牡丹区刘庄引黄灌区管理处, 山东 菏泽 2 7 4 0 0 0 ) 摘要 混凝土防渗是目 前灌区续建配套与节水改造中广泛采用的一种渠道防渗技术措施, 由于 受冬季低温季节的影响存在冻融、 冻胀破坏现象, 给施工、 管理和运行带来了诸多麻烦, 文章从分析混 凝土防渗渠道冻害成因入手, 提 出了防治冻害的措施。 关键词 混凝土; 防渗渠道; 破坏形式; 成因分析; 防治措施 中图分类号 : T V 3 3 1 文章标识码: B 文章编号: 1 0 0 9
2、 0 0 8 8 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 1 4 5 0 2 在灌区进行续建配套 与节水改造 工程建设 中, 常 采用混凝土预制块或现场浇筑混凝土板对 渠道进行衬 砌防渗 , 混凝土板是厚度较薄的刚性材料 , 具有较高的 抗压强度 , 而抗拉强度较低 , 适应拉伸变形或不均匀变 形的能力较差 , 冬季衬砌渠道有时会 出现混凝土的冻 融、 冻胀现象, 使衬砌混凝土的表面剥落、 混凝土板断 裂 、 塌陷、 隆起或架空 , 严重影响衬砌渠道 的防渗效果。 1 混凝土防渗渠道的冻害现象 1 1 表面剥蚀 混凝土板表面疏松 , 出现冻酥现象 , 表面混凝土强 度低 , 糙率大。表面剥蚀多集中
3、在渠底 、 水位变化 区及 影响区。 1 2 鼓胀 、 裂缝 在冬季温度较低 的情况下 , 混凝土板发生鼓胀、 裂 缝破坏。鼓胀、 裂缝多 出现在尺寸较大的现浇混凝土 顺水流方向, 裂缝位置一般出现在坡脚 1 4 3 4 坡长 范围内和渠底中部 , 冬季渠内存水时 , 一般出现在水面 附近的渠坡上。 I 3 隆起、 架空 在地下水位较高的渠段, 渠基土冻胀量大, 渠道顶 部冻胀量小 , 造成混凝土衬砌板大幅度隆起 、 架空 , 其 一 般出现在坡脚或水 面以上 0 51 5 m坡长和渠底 中部, 有时也顺坡而上形成数个台阶状。 1 4滑塌 渠道滑塌有两种形式: 由于冻胀、 架空, 使得坡 脚承
4、受到破坏, 衬砌混凝土板将失去稳定平衡, 上部板 块向下滑移、 错位、 互相穿插。渠道护坡基土融化期 的大面积滑坡 , 导致坡脚混凝土板被推开 , 上部衬砌板 塌落下滑。 1 5 整体上抬 在支级 以下的小型渠道 , 基土 的冻胀不均匀性较 小 , 整体性较好的渠槽如 u型渠槽 , 可能 发生整体上 抬。 2 混凝土 防渗渠道的冻 害破坏原 因分析 混凝土防渗渠道冻害现象分为两种情况 , 一种是 冻融破坏 , 另一种是冻胀破坏 。冻融破坏是温度降到 零度以下和升至零度以上而产生冻结和融化的一种物 理现象 , 是混凝土本身破坏 , 如表 面剥蚀 , 而冻胀 破坏 是混凝土基层土受冻膨胀 , 造成
5、混凝 土的损坏 , 如鼓 胀 、 裂缝 、 隆起、 架空 、 滑塌及整体上抬。 2 1 冻融破坏原因分析 混凝土的冻融破坏 , 是 由混凝土 内水 泥石 中毛细 孔的静水压和渗透压引起的。静水压产生于混凝土毛 细孔隙中水分结冰时的膨胀 受阻, 孑 L 内含水量超过极 限值或结冰初期毛细孔 口封冻 , 内部水分继续结 冰时 受到孔壁的约束不能自由膨胀, 如果继续失热, 一部分 水结成冰, 另一部分成为过冷态, 水冰两相共存于毛细 孔中。毛细孔中的水分稍有过冷便产生很大的静水压 力 , 随着低温的持续 , 混凝土 内部结冰的微 区逐 渐增 多, 出现静水压的区域也将越来越多, 这个静水压作用 于毛
6、细孔壁, 使水泥石处于受拉状态。混凝土反复冻 融循环相当于对水泥石孔壁进行反复加荷, 超过混凝 土的极限抵抗力, 结果使孔壁结构受到损伤。渗透压 是 由水与冰之间的自由能之差引起的 , 混凝土在 冻结 1 4 6 内 蒙 古 水 利 2 0 1 1 年第 1期( 总第 1 3 1 期) 时, 由于毛细孔附加压力或传热不均匀等原因 , 大孔或 靠近混凝土表面的孔 中的水总是先结冰 , , b T L 或远离 混凝土表面的孑 L 中的水则后结冰。在 同温度下 , 过冷 水的蒸汽压高于冰 的蒸汽压 , 如果水 的温度高于冰的 温度 , 这个压差将会更 大一些 , 在这个压差的作 用下 , 附近尚未结
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