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摘要：针对水塔淋水构件遭受冻融破坏导致混凝土表面出现脱皮、剥落现象，分析问题产生原因，提出施工防治措施。
关键词：冷却塔；淋水构件；冻融破坏；原因分析；防治措施
1 引 言
近几年部分投入运行仅1～2年的电厂，冷却塔出现了混凝土表皮脱落、露筋、气孔、裂纹等质量缺陷，导致部分电厂被迫停机维修，直接造成了业主的经济损失，电厂安全运行也大打折扣，引起了业主、施工单位的高度重视，大家纷纷怀疑是否是混凝土强度存在问题、是否发生了碳化，但随着一系列的检测及相关资料证明，并不是这个原因。经过研究分析我们发现，问题出在混凝土抗冻融破坏这一环节，所以有必要进一步探讨冷却塔淋水构件混凝土的冻融破坏机理及防治措施。
2 冷却塔淋水构件冻融破坏机理
淋水构件破坏的混凝土多处在气候恶劣的环境中，受水流、物理、化学、气温等影响因素颇多。
首先，不能简单的将混凝土的抗冻性理解为抵抗冻融的性质，混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理作用（干湿变化、温度变化、冻融变化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指标之一。温热地区混凝土构件同样会遭到干、湿、冷、热交替的破坏作用，经历时间长久亦会发生混凝土表层削落，结构疏松等破坏现象。
其次，就水塔淋水构件混凝土破坏的机理，目前的结论尚未统一，认可度较高的是静水压理论和渗透压理论，吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。
静水压理论学说主要由以下几个要点组成：1.冻结时，负温度从混凝土构件的四周侵入，冻结首先在混凝土四周表面上形成，并将混凝土构件封闭起来；2.由于表层水结冰，冰体积膨胀，将未冻结的水分通过毛细孔道压入饱和度较小的内部；3.随着温度不断降低，冰体积不断增大，继续压迫未冻水，未冻水被压得无处可走、于是在毛细孔内产生越来越大的压力，从而水泥石内毛细孔产生拉应力；4.水压力达到一定程度，水泥石内部的拉应力过高，达到混凝土抗拉强度极限时，则毛细孔会遭到破裂，混凝土中即产生微裂纹而受到破坏。
渗透压理论学说认为，在负温条件下时，大孔及毛细孔中的溶液首先有部分冻结成冰，由于在溶液中的水从中冻结出来，使得溶液的浓度变大，从而在毛细孔与凝胶孔内溶液之间存在着浓度差，这引起了从凝胶孔向毛细孔的扩散作用，形成了渗透压。另外凝胶不断增大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，只有当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。
无论是哪种理论，混凝土发生冻融破坏的根本原因在于混凝土构件本身存在问题。混凝土本身抗冻性、强度没有问题的前提下，混凝土配合比设计、浇筑、养护、吊装方案的选用、冬季淋水运行方案的选择等各个环节都会对淋水构件发生冻融破坏提供先决条件。
混凝土配合比设计时如外加剂与水泥匹配性不好、混凝土结构表面将会产生或多或少的气泡，气泡较多的振捣无法赶出将会影响构件表面质量；淋水构件属于水工结构，在表面质量上要求较高，而浇筑过程中振捣不到位将无法完全将气泡赶出，养护过程中养护措施及养护时间往往很难控制，养护时间过短便进行拆模、移动，将对构件本身产生损伤，有的表面粗糙，有的表面产生裂纹；另外在后期淋水构件摆放、运输、吊装过程中，措施不到位，导致构件底面处于手拉状态，导致表面裂纹增多；水汽在以上这几个环节中产生的气泡、裂纹中渗透，逐渐冻涨，对混凝土产生致命影响，因此应对施工过程各个环节加以重视，采取有效措施保障质量。
据了解，部分电厂设计冬季运行模式为内圈停水外圈淋水，这种运行模式为电厂节约了成本，但同时忽略了一个问题，关闭内圈淋水时是无法完全达到关闭模式的，少量的流水反而更容易在淋水构件表面及内里出现冻融，导致构件产生冻融破坏，这从几个发生冻融破坏的冷却塔现场表现明显，甚至部分南方电厂也出现了类似情况。
3 混凝土破坏的防治措施
通过上面原因分析，结合我们现场施工的实际经验，总结如下几条防治措施：
1）改善混凝土自身的抗冻性和耐久性。水泥的品种、水泥中不同的矿物成份、骨料本身及骨料的渗透性、吸湿性和化学性、外加剂及混凝土配合比都对混凝土本身的抗冻性和耐久性有着很大的影响。一、在混凝土施工中应根据不同情况选择含有不同矿物成份和不同性能的水泥、骨料，从材料的源头上确保混凝土的耐久性；二、在混凝土施工过程中掺入引气剂或减水剂对改善混凝土的内部结构，改善混凝土的内部孔隙结构可起到缓冲冻胀的作用，大大降低冻胀应力，提高混凝土的抗冻性。三、严格混凝土制作配合比，。
2）提高混凝土施工质量，优化建筑物混凝土构件周围的环境条件以减少或改善致使混凝土冻融的各种不利因素。混凝土施工质量的好坏，将影响它的抗冻性，因此必须把好质量关，不允许出现蜂窝、麻面，力求密实，表面光滑。此外混凝土的表面、边角和施工缝部位处于最不利的工作条件，所以混凝土模板种类和表面加工情况以及施工缝的处理对提高混凝土的质量也有很大的影响。
3）淋水构件普遍采取防腐、隔离的措施来防止其与水雾的接触以及冷湿环境对其造成的影响。具体措施有：
1）采用玻璃钢将淋水构件包裹。采用环氧胶泥进行修补找平后，用环氧玻璃钢缠绕包裹。只是环氧玻璃钢修补后破坏了人字柱的外观，表面不很美观。
2）采用改性聚氨酯防水涂料进行防腐。采用改性聚氨酯防腐涂料对冷却塔淋水构件进行防腐处理，聚氨酯涂料可以起到防止水雾侵入人字柱混凝土的作用，实践证明也是非常可行的，而且还可以使人字柱更加美观。只是聚氨酯在运行一段时间后局部會脱落，要进行定期维护和修补，而且聚氨酯涂料最好是在冷却塔竣工是待混凝土干透后就进行施工。
4）若淋水构件一旦发生了混凝土破坏，应及时采取有效的方法进行修补。①水泥砂浆修补，适用于轻微的表层破坏；②预缩砂浆修补，所谓预缩砂浆是指经拌和好之后再归堆放置30～90mih后才使用的干硬性砂浆，此种方法适高速水流区混凝土表面的损坏；③喷浆修补，多用于混凝土冻融破坏化较严重的部位；喷混凝土修补，是指经施高压将混凝土拌料以高速运动注入被修补的部位，其密度及抗渗性较一般混凝土好，且具有快速，高效的特点；④环氧材料修补，一般有环氧基液、环氧砂浆和环氧混凝土等，这种材料具有较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并与混凝土结合力较强，但价格较贵，施工工艺复杂，材料配比严格，若冻融深度较大，可凿除混凝土松散部分，洗净进入的有害物质，将混凝土衔接面凿毛，用环氧砂浆或环氧混凝土填补，最后以环氧基液做涂基保护。此法可与其它修补方法配合使用，效果更佳；总之我们应当根据水塔淋水构件所处的环境、位置和冻融破坏的程度以及原混凝土构件制作的主要材料性能综合选用不同的修补方法，才能获得较好的效果。
4 结束语
本文简要介绍了冷却塔淋水构件混凝土破坏机理及其施工防治措施，我们的原则应该是提前策划，防重于治，首先应改善混凝土自身的抗冻性和耐久性，根据混凝土所处的环境，合理进行配合比设计（水泥品种的选择、骨料的选用、外加剂的选用等等）；其次是严把施工质量关，加强工程运行中科学管理，提高混凝土自身的质量，最后是发现冻融破坏及时采取防范保护和修补措施，以达到或延长工程的使用寿命。
参考文献：
[1]《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—2002
[2]《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001
[3]郭炳善.水塔淋水柱冬季表皮剥落原因的分析.电力建设，1998.10
作者简介：
武 鹏，男，1985年4月出生，2008年毕业于济南大学，土木工程专业。2008年7月参加工作，现为山东电力建设第一工程公司印度BALCO工地建筑工程部技术员。
关键词：冷却塔；淋水构件；冻融破坏；原因分析；防治措施
1 引 言
近几年部分投入运行仅1～2年的电厂，冷却塔出现了混凝土表皮脱落、露筋、气孔、裂纹等质量缺陷，导致部分电厂被迫停机维修，直接造成了业主的经济损失，电厂安全运行也大打折扣，引起了业主、施工单位的高度重视，大家纷纷怀疑是否是混凝土强度存在问题、是否发生了碳化，但随着一系列的检测及相关资料证明，并不是这个原因。经过研究分析我们发现，问题出在混凝土抗冻融破坏这一环节，所以有必要进一步探讨冷却塔淋水构件混凝土的冻融破坏机理及防治措施。
2 冷却塔淋水构件冻融破坏机理
淋水构件破坏的混凝土多处在气候恶劣的环境中，受水流、物理、化学、气温等影响因素颇多。
首先，不能简单的将混凝土的抗冻性理解为抵抗冻融的性质，混凝土的抗冻性是混凝土受到的物理作用（干湿变化、温度变化、冻融变化等）的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指标之一。温热地区混凝土构件同样会遭到干、湿、冷、热交替的破坏作用，经历时间长久亦会发生混凝土表层削落，结构疏松等破坏现象。
其次，就水塔淋水构件混凝土破坏的机理，目前的结论尚未统一，认可度较高的是静水压理论和渗透压理论，吸水饱和的混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。
静水压理论学说主要由以下几个要点组成：1.冻结时，负温度从混凝土构件的四周侵入，冻结首先在混凝土四周表面上形成，并将混凝土构件封闭起来；2.由于表层水结冰，冰体积膨胀，将未冻结的水分通过毛细孔道压入饱和度较小的内部；3.随着温度不断降低，冰体积不断增大，继续压迫未冻水，未冻水被压得无处可走、于是在毛细孔内产生越来越大的压力，从而水泥石内毛细孔产生拉应力；4.水压力达到一定程度，水泥石内部的拉应力过高，达到混凝土抗拉强度极限时，则毛细孔会遭到破裂，混凝土中即产生微裂纹而受到破坏。
渗透压理论学说认为，在负温条件下时，大孔及毛细孔中的溶液首先有部分冻结成冰，由于在溶液中的水从中冻结出来，使得溶液的浓度变大，从而在毛细孔与凝胶孔内溶液之间存在着浓度差，这引起了从凝胶孔向毛细孔的扩散作用，形成了渗透压。另外凝胶不断增大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，只有当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。
无论是哪种理论，混凝土发生冻融破坏的根本原因在于混凝土构件本身存在问题。混凝土本身抗冻性、强度没有问题的前提下，混凝土配合比设计、浇筑、养护、吊装方案的选用、冬季淋水运行方案的选择等各个环节都会对淋水构件发生冻融破坏提供先决条件。
混凝土配合比设计时如外加剂与水泥匹配性不好、混凝土结构表面将会产生或多或少的气泡，气泡较多的振捣无法赶出将会影响构件表面质量；淋水构件属于水工结构，在表面质量上要求较高，而浇筑过程中振捣不到位将无法完全将气泡赶出，养护过程中养护措施及养护时间往往很难控制，养护时间过短便进行拆模、移动，将对构件本身产生损伤，有的表面粗糙，有的表面产生裂纹；另外在后期淋水构件摆放、运输、吊装过程中，措施不到位，导致构件底面处于手拉状态，导致表面裂纹增多；水汽在以上这几个环节中产生的气泡、裂纹中渗透，逐渐冻涨，对混凝土产生致命影响，因此应对施工过程各个环节加以重视，采取有效措施保障质量。
据了解，部分电厂设计冬季运行模式为内圈停水外圈淋水，这种运行模式为电厂节约了成本，但同时忽略了一个问题，关闭内圈淋水时是无法完全达到关闭模式的，少量的流水反而更容易在淋水构件表面及内里出现冻融，导致构件产生冻融破坏，这从几个发生冻融破坏的冷却塔现场表现明显，甚至部分南方电厂也出现了类似情况。
3 混凝土破坏的防治措施
通过上面原因分析，结合我们现场施工的实际经验，总结如下几条防治措施：
1）改善混凝土自身的抗冻性和耐久性。水泥的品种、水泥中不同的矿物成份、骨料本身及骨料的渗透性、吸湿性和化学性、外加剂及混凝土配合比都对混凝土本身的抗冻性和耐久性有着很大的影响。一、在混凝土施工中应根据不同情况选择含有不同矿物成份和不同性能的水泥、骨料，从材料的源头上确保混凝土的耐久性；二、在混凝土施工过程中掺入引气剂或减水剂对改善混凝土的内部结构，改善混凝土的内部孔隙结构可起到缓冲冻胀的作用，大大降低冻胀应力，提高混凝土的抗冻性。三、严格混凝土制作配合比，。
2）提高混凝土施工质量，优化建筑物混凝土构件周围的环境条件以减少或改善致使混凝土冻融的各种不利因素。混凝土施工质量的好坏，将影响它的抗冻性，因此必须把好质量关，不允许出现蜂窝、麻面，力求密实，表面光滑。此外混凝土的表面、边角和施工缝部位处于最不利的工作条件，所以混凝土模板种类和表面加工情况以及施工缝的处理对提高混凝土的质量也有很大的影响。
3）淋水构件普遍采取防腐、隔离的措施来防止其与水雾的接触以及冷湿环境对其造成的影响。具体措施有：
1）采用玻璃钢将淋水构件包裹。采用环氧胶泥进行修补找平后，用环氧玻璃钢缠绕包裹。只是环氧玻璃钢修补后破坏了人字柱的外观，表面不很美观。
2）采用改性聚氨酯防水涂料进行防腐。采用改性聚氨酯防腐涂料对冷却塔淋水构件进行防腐处理，聚氨酯涂料可以起到防止水雾侵入人字柱混凝土的作用，实践证明也是非常可行的，而且还可以使人字柱更加美观。只是聚氨酯在运行一段时间后局部會脱落，要进行定期维护和修补，而且聚氨酯涂料最好是在冷却塔竣工是待混凝土干透后就进行施工。
4）若淋水构件一旦发生了混凝土破坏，应及时采取有效的方法进行修补。①水泥砂浆修补，适用于轻微的表层破坏；②预缩砂浆修补，所谓预缩砂浆是指经拌和好之后再归堆放置30～90mih后才使用的干硬性砂浆，此种方法适高速水流区混凝土表面的损坏；③喷浆修补，多用于混凝土冻融破坏化较严重的部位；喷混凝土修补，是指经施高压将混凝土拌料以高速运动注入被修补的部位，其密度及抗渗性较一般混凝土好，且具有快速，高效的特点；④环氧材料修补，一般有环氧基液、环氧砂浆和环氧混凝土等，这种材料具有较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并与混凝土结合力较强，但价格较贵，施工工艺复杂，材料配比严格，若冻融深度较大，可凿除混凝土松散部分，洗净进入的有害物质，将混凝土衔接面凿毛，用环氧砂浆或环氧混凝土填补，最后以环氧基液做涂基保护。此法可与其它修补方法配合使用，效果更佳；总之我们应当根据水塔淋水构件所处的环境、位置和冻融破坏的程度以及原混凝土构件制作的主要材料性能综合选用不同的修补方法，才能获得较好的效果。
4 结束语
本文简要介绍了冷却塔淋水构件混凝土破坏机理及其施工防治措施，我们的原则应该是提前策划，防重于治，首先应改善混凝土自身的抗冻性和耐久性，根据混凝土所处的环境，合理进行配合比设计（水泥品种的选择、骨料的选用、外加剂的选用等等）；其次是严把施工质量关，加强工程运行中科学管理，提高混凝土自身的质量，最后是发现冻融破坏及时采取防范保护和修补措施，以达到或延长工程的使用寿命。
参考文献：
[1]《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204—2002
[2]《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001
[3]郭炳善.水塔淋水柱冬季表皮剥落原因的分析.电力建设，1998.10
作者简介：
武 鹏，男，1985年4月出生，2008年毕业于济南大学，土木工程专业。2008年7月参加工作，现为山东电力建设第一工程公司印度BALCO工地建筑工程部技术员。