混凝土防渗渠道冻害成因、防治及修复处理

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论文摘要

  新疆地处我国西部边陲,属于内陆地区,土地辽阔,日照相对充足,光热资源十分丰富,但是整个地区年降水量不高,气候较干旱,特别是春秋两季,水量稀少,加上水资源利用不合理,所以用水会出现困难,对于农牧业生产有影响较大。加上水利工程的基础较弱,工程配套不全、设施老化、灌区及水域生态环境的恶化,都对农牧业生产形成了制约。近年来为了加快西部地区的发展,国家对于新疆地区的水利工程建设十分重视,加大投入力度,兴建了多个大型水利工程项目及灌区水利工程设施建设,有些地区完成了喷灌和滴灌工程建设。这些工程项目的修建对合理调节利用水资源、防洪抗旱,改善饲草料地、促进农业生产等起到巨大的作用。在这些工程中,对于输水渠道及引水渠道往往都采用混凝土进行防渗处理,而新疆,在冬季往往能达到零下几十度,常常会使一些混凝土防渗渠道因为冻胀而遭受破坏,对工程的运行产生严重的影响。

  1 混凝土防渗渠道冻害的产生原因

  由于混凝土的组成材料主要是水泥、砂、石、水及一些外加剂,这些材料本身都具有一定的吸水性,长期处于水浸的环境中自身常常处于饱吸水的状态,当外界气温达到冰点温度时,混凝土中的水分就会结冰而发生膨胀,而中午时,温度升高,这些水分又会融化,到晚上又会冻结,这样经过多次融化和冻胀,就会导致混凝土的冻融破坏。由于混凝土属于一种刚性材料,虽然抗压强度大,但抗拉性较弱,所以一旦出现拉伸变形或不均匀变形情况,就会受到破坏。

  一种情况是,由于混凝土板是建在渠基上,在冬季,混凝土板与渠基冻在一起,成为一个整体,共同承受着冻结力和冻胀力,但由于渠基和混凝土板的本身收缩变形不同,产生的拉应力也不同,达到极限时,两种应力产生不平衡,板体就会被冻坏。另外一种情况是,渠段所处位置地下水位高,渠床基础冻胀量大,而渠顶冻胀量小,使渠底混凝土板产生隆起架空,渠基变化而导至渠底板破坏。再有一种情况就是,当温度升高,渠基融化时,由于渠基的变形较大,使混凝土渠失去支掌而产生滑塌,混凝土板向下滑移,出现错位、互相穿插、迭叠等情况,有的混凝土板被推开,上部混凝土板塌落下滑。

  2 混凝土冻害的防治措施

  2.1 避免冻胀

  由于冻胀量是导致混凝土冻害的主要因素,所以在修建混凝土防渗渠道时要尽量避免冻胀的产生,减少冻胀量,在规划设计中,要充分考虑到温度变化带来的冻胀量的产生。渠道的规划建设应尽量避开粘质土壤、松软土层、淤泥沼泽和高地下水位的地段,最好选择在透水性较强,不易产生冻胀的地段,同时也要注意如果实在避不开高地下水位地段,要尽可能采用填方渠道。一般选择线路时要选择地形较高的脊梁地带,如果遇到有渗水和地面回归水入渠的情况要配备排水设施。另外要规划好林带,在两边栽植一些吸水量大的树木,比如柳树,这样可以改善渠床基土环境,有利于防冻害。

  2.2 削减冻胀

  由于渠基的冻胀变形对于渠底板的影响较大,对渠基进行处理,削减冻胀,使渠基的冻胀量在混凝土结构变形的充许范围。一是换填法,用一些不易产生冻胀的戈壁石、风积砂替换掉容易变形的冻胀土,戈壁石、风积砂垫层具有良好的渗水性,而且能阻止下层水分上渗透,这样能减少冻胀,而且其一般不会发生冻胀;二是做好隔热保温,主要是通过加装保温材料,一般都是在混凝土板衬砌体背后布设,起到防寒保温的作用,现在常用苯板等保温材料进行处理,另外这些材料也能起到阻水的作用,避免渠床冻胀;三是把渠基的基土进行压实,实样基土密度增加,透水性就变小,同时能阻水,从而减少冻胀量。

  3 冻胀混凝土防渗渠道的维修

  3.1 混凝土裂缝修补

  如果裂缝较小,而且整个混凝土表面相对平整,没有大的错位发生,这时可以采用一些过氯乙烯胶液涂料粘贴玻璃丝布的方法,进行修补。如果裂缝较大,则要用沥青或塑料胶泥进行填缝处理,处理时先要把缝内、缝壁的一些杂物、泥土等清理干净,然后再用清水冲洗,待完全干燥后,把焦油沥青等填入物填进,然后压实,再把表面处理光滑。

  3.2 混凝土防渗板表层损坏

  如果混凝土防渗板出现剥蚀、孔洞等情况,一般都是采用水泥浆修补,先除掉损坏的混凝土,把要修补的部位进行凿毛、冲刷,确保干净,然后浇上一层清水,在保持湿润的状态下,把水泥砂浆抹在要修补的部位,要多次反复进行,然后再用铁抹进行压光,最后进行喷水保湿养护,养护周期要在两周以上。

  3.3 混凝土防渗层的修补

  渗层常出现的问题有破碎、错位、滑动坍等情况,要修补首先把损坏的部位完合拆除,再把渠基处理好,然后再重新填筑,在填筑时,特别要注意新旧混凝土的接合面的处理,如果处理不好可能出现渗水的情况。接合面先进行凿毛,然后进行冲洗,在保持湿润的情况下,涂一层厚 1 厘米的水泥净浆,然后再开始填筑,填筑好后要注意保湿养护,周期最好在两周以上。

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