大型水闸冻害成因及其防治措施

袁林

北京市永定河管理处

大型水闸冻害成因及其防治措施

袁林

北京市永定河管理处

在相关工程调查中发现大型水闸冻害情况严重，给水闸工程带来了较大破坏，直接威胁水闸使用安全。针对此冻害问题分析，造成大型水闸冻害的原因分为几个方面，包括混凝土表面冻融、混凝土护坡冻胀等原因。下面本文将结合大型水闸冻害成因，着重探讨出有效防治水闸冻害的对策措施，旨在通过本文理论论述对降低大型水闸冻害影响，提高大型水闸使用安全性。

大型水闸；冻害；影响因素；防治措施；混凝土表面

大型水闸工程在北方地区应用发挥了重要作用，对促进农业生产，提高地区防洪能力，加强灌溉、排涝等都有着积极影响。大型水闸对地区发展有着至关重要的作用。但在工程应用过程中出现了水闸冻害问题，在相关调查中显示，诸多地区大型水闸应用中将近一半的水闸受到不同程度的冻害影响，对水闸的使用安全和使用寿命都造成负面影响。因此，加强对大型水闸冻害问题分析，针对性找出造成水闸冻害的成因，并制定出有效防治措施，保证水闸冬季使用安全，提高水闸使用寿命。

一、大型水闸冻害成因分析

在诸多大型水闸工程维护中发现，水闸冻害通常在闸体的闸墙与水位接触处，出现冻融破坏，且向阳面严重，还有麻面脱落现象。受到冻害的水闸护坡受到破坏，背坡面裂缝严重，且渗漏问题严重。

（一）混凝土表面冻融破坏

闸体主要建筑材料为混凝土，当混凝土表面毛细管出现水饱和时，较容易造成冰冻胀，直接使混凝土内部结构松散，当冻融次数上升时进一步使内部结构疏松，造成表面麻面脱落。冻融破坏与水、温度以及冻融次数有着直接关系，当冻融次数越多，造成的冻害影响越大。当冬季温度出现昼夜温差较大时，会造成冻融次数增加，尤其是温度变化幅度较大的位置，冻害破坏程度也越大。闸体朝阳面要比背阴面受破坏影响大。若混凝土质量一般，标号低，空隙率较大，吸水较多，直接在吸水后膨胀率较大，造成的冻害影响较大。冻融破坏直接与混凝土材料有关，若其稳定性差、强度不足，直接给闸体带来冻害威胁。

（二）造成护坡冻胀主要因素

护坡段的基土当中包含了大量的水分，这是造成冻胀现象的主要因素。基土当中的水分多来自于地下水、渗漏水以及地表侵入水分等等。水分总量越大则造成的冻胀情况越严重。相同土壤环境当中，温度相对更低则冻土厚度就更大，冻胀力也因此就会更大。为此，背阳坡面发生冻胀严重等级要高于向阳面。

针对此应当采用混凝土结构的护坡管理方式，加强对冻胀造成破坏的管理。护坡厚度如果太薄则可能造成基土冻胀深入越高。护坡能够产生的抗冻胀效果越低，护坡分缝不当。护坡只留垂直流向的沉陷缝,未留水平沉降缝,沿纵向的基土含水量不同,冻胀量不同,当基土冻胀时,护坡局部不能沿垂直方向移动,故出现水平裂缝破坏。混凝土施工质量差,配筋少,强度低,抗裂性能差。

二、大型水闸冻害防治措施

（一）闸体混凝土表层冻融破坏解决对策分析

1.依据相关数据资料显示，混凝土（水灰度：0.41～0.78）受到冻融循环达到110次左右的时候就会产生冻融现象。含气量达到3%左右的混凝土出现1250mm冻融循环之后，则无法造成动容破坏。因此，在闸体表层进行加气混凝土技术将有助于提升混凝土抗冻性。

2.在混凝土的当中避免使用含有混合料硅酸盐水泥效果相对较好。根据相关数据显示，硅酸盐水泥在的属性当中产生的抗冻性相对较好，其能力强于矿渣硅酸盐水泥。

3.尽可能避免使用小窑水泥。这是因为小窑水泥在稳定性以及强度方面都较差，采用小窑水泥往往会引起强烈的冻融。

4.需要提升混凝土标好以及混凝土表面滑度。大型闸门的建设过程中如果采用了200#型号的混凝土并对相关生产工艺质量进行严格把控，将能够极大提升抗冻融情况。

5.在施工生产环节应当对配合比以及水灰比等进行严格管理，另外需要做好杂质清楚工作，加强工程质量的养护。

（二）护坡混凝土发生冻胀情况的解决对策分析

由于水闸在冬季阶段处于蓄水期，水闸下游区域当中的地下水经常性的会溢出不同土质，并形成水平分缝。根据施工区域的气候特征、地质条件以及地下水情况进行分析，可以设置纵向缝，且设置的间距应当控制在10m左右。

设置的护坡：0.3m～0.5m之间，且需要注意的是护坡厚度不能够低于0.3m。

切实落实分缝止水工作，能够有效避免发生集中渗漏并能够降低土壤当中的水含量情况。

三、冻害工程维修注意内容

通过对实际工程施工现状情况进行分析可以发现，针对桥柱冻融情况采取必要维修与维护，有效举措包括形成支模重新浇筑混凝土。目前来看采用这种方式效果相对较好。护坡发生裂缝情况的处理应当采用凿槽抹环氧水泥砂浆材料与技术手段进行处理。另外就是采用高标号的水泥砂浆。例如小元闸水闸经过该技术手段处理之后保存至今。到目前为止尚未出现类似脱落或者是重裂情况。总体而言，我国发生水闸冻害情况的原因相对比较复杂，造成冻害情况会在不同程度上影响工程使用寿命，加强维修与维护具有重要意义。

结束语：

综上所述，大型水闸冻害给水闸正常使用带来了诸多负面影响，造成较大经济损失，冻害严重水闸甚至带来人身安全威胁。根据实践工作积累和经验分析，大型水闸冻害的成因主要是因为混凝土表面冻融以及混凝土护坡冻胀造成的，由于对冬季蓄水处理不当以及防水处理不到位，造成渗漏冻害等破坏。为有效保障水闸不受冬季冻害破坏要对冻害成因准确把握，并采取针对性措施进行防治。在防治措施应用过程中要注重混凝土配合比配置以及材料应用，并加强对混凝土护坡防治，增加厚度与强度，做好分缝止水，避免渗漏造成水闸冻害。另外，要加强冻害工程维修，对出现冻融破坏的水闸位置要进行完整修护，避免再次出现冻害或护坡脱落。

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