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摘要：渠道衬砌混凝土在衬砌施工过程中，由于各种环节控制不当，在衬砌完成后经过一个冬季，来年温度回升后，极易发生大面积的冻融剥蚀。冻融剥蚀的类型多样，成因复杂。因施工的地质地形、施工养护、施工切缝时间、混凝土配合比等诸多外界因素不同和施工工艺控制不当，造成的冻融剥蚀情况不尽相同，原材选择、拌合控制、施工控制等各个环节均是冻融剥蚀的诱因，需注意若干问题才能有效避免渠道衬砌混凝土的冻融剥蚀。
关键词：渠道衬砌混凝土；冻融剥蚀类型；冻融剥蚀成因；冻融剥蚀预防措施
Abstract: the channel concrete lining in the lining of the construction process, due to improper control of all links in the lining, after the completion of a winter, next year the temperature rise, prone to large area of freeze-thaw erosion. Freezing thawing erosion type diversity, complex genesis. Because of the construction of the geology, construction and maintenance, construction of slit many external factors of different construction technology and other than time, improper control of concrete mix, caused by freeze-thaw erosion situation is not the same, all aspects of raw material selection, mixing control, construction control are freezing thawing erosion causes, need to pay attention to some problems avoid freeze-thaw erosion of canal lining concrete.
Keywords: canal lining concrete; freeze-thaw erosion types; freeze-thaw erosion causes; freeze-thaw erosion prevention measures
中圖分类号：TV554+.14 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1概述
南水北调输水渠道是南水北调中线干线主要的输水建筑物类型，渠道衬砌线长、地质地形情况复杂、渠道截面大且衬砌混凝土厚度薄（一般设计为渠底混凝土厚度8cm，渠坡混凝土厚度10cm），衬砌混凝土均为无筋设计。如果在衬砌施工过程中，控制不当，在衬砌完成后经过一个冬季，来年温度回升后，极易发生大面积的冻融剥蚀。冻融剥蚀的类型多样，成因复杂。因施工的地质地形、施工养护、施工切缝时间、混凝土配合比等诸多外界因素不同和施工工艺控制不当，造成的冻融剥蚀情况不尽相同。根据冻融剥蚀类型不同，本文具体分析一下渠道衬砌混凝土形成各种冻融剥蚀的类型和成因。
2各种冻融剥蚀类型及成因分析
2.1冻融剥蚀类型之一：麻面及浆皮脱落
麻面及浆皮脱落是衬砌混凝土常见的冻融剥蚀类型之一，面积大，成片状出现。一般出现在渠道的渠底和渠坡位置，外观表象为：衬砌混凝土的外部浆皮脱落，砂子外露，无石子外露。剥蚀厚度一般不超过2mm。
形成原因：直接原因是混凝土表层的水灰比增大，引起抗压和抗冻强度减小，抗冻融性能降低。间接原因是：施工中由各种因素引起水灰比改变，包括：混凝土拌合物坍落度偏大；拌和料入仓过程中加水；施工中泌水；出面过程中加水、补浆；出面时天气异常（如：下雨、下雪等）；冬季降水造成渠底积水，冻融破坏等。
2.2冻融剥蚀类型之二：掉块，
剥蚀掉块是衬砌混凝土最常见的冻融剥蚀类型之一，面积不大，成块状出现。都出现在渠道的渠底位置，外观表象为：衬砌混凝土的外部砂浆浆皮全部深度脱落，石子外露。剥蚀厚度比较深，一般都超过5mm。
形成原因系：混凝土添加剂的粉煤灰偏粗，颗粒较大，加上混凝土拌和时间偏短，拌合不匀，造成结块，在浇筑时，结块上浮，与混凝土表面浆皮脱开引起。集中出现在施工渠道的渠底部位。
3针对渠道衬砌混凝土冻融剥蚀建议采取的预防措施和建议
渠道衬砌混凝土的冻融剥蚀现象形成原因很多，有原材料、混凝土拌和物的原因也有施工过程操作不当形成，针对形成原因建议采取以下预防措施，以减少和防止冻融剥蚀问题的出现。
3.1 原材料的有效控制
3.1.1对水泥材料的选择
一般采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其水泥熟料中硅酸三钙C3S和铝酸三钙C3A形成水泥石中的水化产物氢氧化钙Ca（OH）2和水化铝酸钙3CaO·Al2O3·6H2O，而这两种水化产物和以后所处环境中的SO42-发（主要来自土壤、大气、水等）生进一步化学反应,形成过量的硫酸钙CaSO4·2H2O和钙矾石3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O结晶膨胀，通过膨胀作用破坏混凝土的自身强度，容易使混凝土产生开裂，因此对水泥的选择要控制C3S和C3A的总含量。防止混凝土后期的碱骨料反应。
3.1.2掺入优质矿物掺和料
在混凝土中掺入适当的掺合料，如粉煤灰、矿粉、硅粉等，可以有效改善混凝土自身的和易性，降低水化热，同时减少大孔隙率，增加混凝土的密实度，从而大大提高混凝土强度和耐久性。同时采用掺合料取代部分水泥也可冲淡水泥中C3S和C3A的含量，另外掺合料与水泥水化过程产生的Ca（OH）2起化学反应生成CSH凝胶，除了消除一部分Ca（OH）2外，还能提高混凝土的强度，其对混凝土内部结构的改变还将阻止外部有害物质的侵入，对混凝土抗腐能力有益。
3.1.3选择良好的骨料
骨料的好坏不仅在良好的连续性，还要求含泥量、石粉含量、有害物质含量要少，因为这不仅影响混凝土的和易性和外加剂的性能发挥，还对混凝土的内部结构、耐久性等有很大影响。所以砂、石骨料的选择要尽量选用优良品种，对于劣质骨料严禁使用，含泥沙、石粉量较大骨料要清洗晾干后方可使用。
3.1.4掺用优质的外加剂
混凝土外加剂种类繁多，所起的作用也不相同，但应用较多的是减水剂和引气剂。对外加剂的应用应根据工程的设计指标和季节变化科学选用，其掺量应经试验确定，不能私自改变用量。例如春秋一般选用高效减水剂，夏季选用缓凝高效减水剂。减水剂是一种表面活性剂，能大幅降低混凝土用水量，改善混凝土和易性，增加混凝土密实度，提高混凝土耐久性，减水剂的缓凝成分可以降低坍损和延缓水化热，既方便施工操作又能减少水化裂缝。大多数混凝土剥蚀发生在表层，多为外部水分和内部毛细孔水受冻胀破坏引起。引气剂则能在混凝土中引入大量互不贯通的微小气泡，均匀分布与混凝土，既可改善混凝土和易性，提高混凝土自身密实性，又可切断毛细孔通道，防止水分进入和贯通，从而提高混凝土的抗冻、抗渗性。另外对于冬季负温条件的混凝土要添加使用防冻剂，避免早期硬化时混凝土冻害的发生。所以在混凝土中使用外加剂是十分必要的，只有正确合理的使用了外加剂才能更好提高混凝土性能和方便施工操作。
3.2混凝土拌合物的质量控制：
3.2.1严格控制混凝土的水灰比
水灰比不仅直接决定混凝土的强度，低水灰比的混凝土密实度高、抗渗性能好，另外低水灰比的混凝土自由水较少，在负温受冻的情况下，受冻胀的体积变化小，对混凝土自身破坏也较小。因此为了减小水灰比要掺加优质的高效减水剂，在实际混凝土拌制中更不能随意加水改变水灰比。
3.2.2严格遵照配合比进行配料拌合
每个工程部位的混凝土都有各自的配比。配比的做出是依据不同的技术指标、不同的材料和施工工艺做出的科学用料比例。在实际施工中各种材料用量要严格按照试验配比进行用料，尤其是水灰比和外加剂的掺量，不可随意改动。
3.2.3严格控制拌合时间
在施工中，严格按照有关水工混凝土施工规范的要求严格控制混凝土的拌合时间，加强对值守拌合机作业人员的培训和业务指导，保证每盘混凝土的拌合时间，保证混凝土拌合物的和易性。
3.3严格控制施工质量
3.3.1控制混凝土的振捣质量
首先选择好振捣设备，确保振捣质量，做到正确振捣，即不漏振也不能过振。
3.3.2及时正确处理施工中的异常情况
首先是在进行渠底衬砌混凝土施工时，如发生泌水现象，一定要及时正确处理，对于小面积的泌水建议采用海绵及时吸除，而对于大面积的泌水，建议采用真空吸水的方法进行处理，这样做的目的是保证混凝土表层水灰比，防止泌水对表层水灰比的破坏，进而保证表层混凝土的强度，保证混凝土的抗冻性能。其次在渠底混凝土衬砌施工时，如遇天降下雨，一定要提前做好防雨准备，采取防雨措施，防止雨水落在混凝土面上，造成混凝土表层的水灰比破坏，降低表层强度，因此在混凝土浇筑出面时，如遇降水及时采取措施防止降水对表层混凝土的冲刷和浸泡。
4、结语
总之造成混凝土的剥蚀原因是多方面的，需要大家在材料选择、过程控制、后期处置等几方面整体把握才能尽可能的减少和避免因各种因素对混凝土所造成的剥蚀破坏，保证混凝土的施工质量。
关键词：渠道衬砌混凝土；冻融剥蚀类型；冻融剥蚀成因；冻融剥蚀预防措施
Abstract: the channel concrete lining in the lining of the construction process, due to improper control of all links in the lining, after the completion of a winter, next year the temperature rise, prone to large area of freeze-thaw erosion. Freezing thawing erosion type diversity, complex genesis. Because of the construction of the geology, construction and maintenance, construction of slit many external factors of different construction technology and other than time, improper control of concrete mix, caused by freeze-thaw erosion situation is not the same, all aspects of raw material selection, mixing control, construction control are freezing thawing erosion causes, need to pay attention to some problems avoid freeze-thaw erosion of canal lining concrete.
Keywords: canal lining concrete; freeze-thaw erosion types; freeze-thaw erosion causes; freeze-thaw erosion prevention measures
中圖分类号：TV554+.14 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
1概述
南水北调输水渠道是南水北调中线干线主要的输水建筑物类型，渠道衬砌线长、地质地形情况复杂、渠道截面大且衬砌混凝土厚度薄（一般设计为渠底混凝土厚度8cm，渠坡混凝土厚度10cm），衬砌混凝土均为无筋设计。如果在衬砌施工过程中，控制不当，在衬砌完成后经过一个冬季，来年温度回升后，极易发生大面积的冻融剥蚀。冻融剥蚀的类型多样，成因复杂。因施工的地质地形、施工养护、施工切缝时间、混凝土配合比等诸多外界因素不同和施工工艺控制不当，造成的冻融剥蚀情况不尽相同。根据冻融剥蚀类型不同，本文具体分析一下渠道衬砌混凝土形成各种冻融剥蚀的类型和成因。
2各种冻融剥蚀类型及成因分析
2.1冻融剥蚀类型之一：麻面及浆皮脱落
麻面及浆皮脱落是衬砌混凝土常见的冻融剥蚀类型之一，面积大，成片状出现。一般出现在渠道的渠底和渠坡位置，外观表象为：衬砌混凝土的外部浆皮脱落，砂子外露，无石子外露。剥蚀厚度一般不超过2mm。
形成原因：直接原因是混凝土表层的水灰比增大，引起抗压和抗冻强度减小，抗冻融性能降低。间接原因是：施工中由各种因素引起水灰比改变，包括：混凝土拌合物坍落度偏大；拌和料入仓过程中加水；施工中泌水；出面过程中加水、补浆；出面时天气异常（如：下雨、下雪等）；冬季降水造成渠底积水，冻融破坏等。
2.2冻融剥蚀类型之二：掉块，
剥蚀掉块是衬砌混凝土最常见的冻融剥蚀类型之一，面积不大，成块状出现。都出现在渠道的渠底位置，外观表象为：衬砌混凝土的外部砂浆浆皮全部深度脱落，石子外露。剥蚀厚度比较深，一般都超过5mm。
形成原因系：混凝土添加剂的粉煤灰偏粗，颗粒较大，加上混凝土拌和时间偏短，拌合不匀，造成结块，在浇筑时，结块上浮，与混凝土表面浆皮脱开引起。集中出现在施工渠道的渠底部位。
3针对渠道衬砌混凝土冻融剥蚀建议采取的预防措施和建议
渠道衬砌混凝土的冻融剥蚀现象形成原因很多，有原材料、混凝土拌和物的原因也有施工过程操作不当形成，针对形成原因建议采取以下预防措施，以减少和防止冻融剥蚀问题的出现。
3.1 原材料的有效控制
3.1.1对水泥材料的选择
一般采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其水泥熟料中硅酸三钙C3S和铝酸三钙C3A形成水泥石中的水化产物氢氧化钙Ca（OH）2和水化铝酸钙3CaO·Al2O3·6H2O，而这两种水化产物和以后所处环境中的SO42-发（主要来自土壤、大气、水等）生进一步化学反应,形成过量的硫酸钙CaSO4·2H2O和钙矾石3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O结晶膨胀，通过膨胀作用破坏混凝土的自身强度，容易使混凝土产生开裂，因此对水泥的选择要控制C3S和C3A的总含量。防止混凝土后期的碱骨料反应。
3.1.2掺入优质矿物掺和料
在混凝土中掺入适当的掺合料，如粉煤灰、矿粉、硅粉等，可以有效改善混凝土自身的和易性，降低水化热，同时减少大孔隙率，增加混凝土的密实度，从而大大提高混凝土强度和耐久性。同时采用掺合料取代部分水泥也可冲淡水泥中C3S和C3A的含量，另外掺合料与水泥水化过程产生的Ca（OH）2起化学反应生成CSH凝胶，除了消除一部分Ca（OH）2外，还能提高混凝土的强度，其对混凝土内部结构的改变还将阻止外部有害物质的侵入，对混凝土抗腐能力有益。
3.1.3选择良好的骨料
骨料的好坏不仅在良好的连续性，还要求含泥量、石粉含量、有害物质含量要少，因为这不仅影响混凝土的和易性和外加剂的性能发挥，还对混凝土的内部结构、耐久性等有很大影响。所以砂、石骨料的选择要尽量选用优良品种，对于劣质骨料严禁使用，含泥沙、石粉量较大骨料要清洗晾干后方可使用。
3.1.4掺用优质的外加剂
混凝土外加剂种类繁多，所起的作用也不相同，但应用较多的是减水剂和引气剂。对外加剂的应用应根据工程的设计指标和季节变化科学选用，其掺量应经试验确定，不能私自改变用量。例如春秋一般选用高效减水剂，夏季选用缓凝高效减水剂。减水剂是一种表面活性剂，能大幅降低混凝土用水量，改善混凝土和易性，增加混凝土密实度，提高混凝土耐久性，减水剂的缓凝成分可以降低坍损和延缓水化热，既方便施工操作又能减少水化裂缝。大多数混凝土剥蚀发生在表层，多为外部水分和内部毛细孔水受冻胀破坏引起。引气剂则能在混凝土中引入大量互不贯通的微小气泡，均匀分布与混凝土，既可改善混凝土和易性，提高混凝土自身密实性，又可切断毛细孔通道，防止水分进入和贯通，从而提高混凝土的抗冻、抗渗性。另外对于冬季负温条件的混凝土要添加使用防冻剂，避免早期硬化时混凝土冻害的发生。所以在混凝土中使用外加剂是十分必要的，只有正确合理的使用了外加剂才能更好提高混凝土性能和方便施工操作。
3.2混凝土拌合物的质量控制：
3.2.1严格控制混凝土的水灰比
水灰比不仅直接决定混凝土的强度，低水灰比的混凝土密实度高、抗渗性能好，另外低水灰比的混凝土自由水较少，在负温受冻的情况下，受冻胀的体积变化小，对混凝土自身破坏也较小。因此为了减小水灰比要掺加优质的高效减水剂，在实际混凝土拌制中更不能随意加水改变水灰比。
3.2.2严格遵照配合比进行配料拌合
每个工程部位的混凝土都有各自的配比。配比的做出是依据不同的技术指标、不同的材料和施工工艺做出的科学用料比例。在实际施工中各种材料用量要严格按照试验配比进行用料，尤其是水灰比和外加剂的掺量，不可随意改动。
3.2.3严格控制拌合时间
在施工中，严格按照有关水工混凝土施工规范的要求严格控制混凝土的拌合时间，加强对值守拌合机作业人员的培训和业务指导，保证每盘混凝土的拌合时间，保证混凝土拌合物的和易性。
3.3严格控制施工质量
3.3.1控制混凝土的振捣质量
首先选择好振捣设备，确保振捣质量，做到正确振捣，即不漏振也不能过振。
3.3.2及时正确处理施工中的异常情况
首先是在进行渠底衬砌混凝土施工时，如发生泌水现象，一定要及时正确处理，对于小面积的泌水建议采用海绵及时吸除，而对于大面积的泌水，建议采用真空吸水的方法进行处理，这样做的目的是保证混凝土表层水灰比，防止泌水对表层水灰比的破坏，进而保证表层混凝土的强度，保证混凝土的抗冻性能。其次在渠底混凝土衬砌施工时，如遇天降下雨，一定要提前做好防雨准备，采取防雨措施，防止雨水落在混凝土面上，造成混凝土表层的水灰比破坏，降低表层强度，因此在混凝土浇筑出面时，如遇降水及时采取措施防止降水对表层混凝土的冲刷和浸泡。
4、结语
总之造成混凝土的剥蚀原因是多方面的，需要大家在材料选择、过程控制、后期处置等几方面整体把握才能尽可能的减少和避免因各种因素对混凝土所造成的剥蚀破坏，保证混凝土的施工质量。