浅析两例受冻破坏的混凝土工程

文摘 2024-12-15 07:02 河南

前言

2009年冬季，我国华北地区普遍遭到严寒袭击，很多地区都出现多年未遇的持续低温天气，一些混凝土工程也因此出现了不同程度的冻害，笔者参与了其中一些工程的处理工作，现择比较典型的两例工程介绍给读者，供参考。

1 混凝土路面盐冻破坏

某物流配送公司的混凝土路面，施工于2009年8月，路面结构为3:7灰土基层，200mm厚商品混凝土路面，浇筑路面混凝土前对基层进行了充分的清理和洒水湿润，分格浇筑混凝土，混凝土设计强度等级为C25，坍落度50mm～110mm，采用P.O42.5R型水泥，单方用量420kg，水灰比0.50，砂率39%，没有使用外加剂和掺合料，试配强度33.3MPa。原材料品质均满足标准要求。施工记录显示，路面浇筑时用振动棒振捣密实，并用铁辊筒反复滚压至表面泛浆，用电动抹光机抹平压实，混凝土初凝前用电动压光机压光，并用毛刷扫毛。路面收光完成12h后，及时用毛毡覆盖浇水养护7d～14d。

路面投入使用后一直很正常，没有出现任何问题，2010年1月19～20日，天降大雪，气温骤降，为保证车辆正常出入，防止冰雪致滑引起事故，用户于19日下午派工作人员在部分路段撒盐（NaCl）除冰雪，1月21日上午即发现局部路面表面有返碱、剥皮和酥松现象（图1）。而没有撒盐的地方，积雪融化扫除后却没有任何问题（图2）。

这是一起典型的除冰盐破坏现象，其破坏机理有多篇文献进行过阐述，过去通常认为其破坏除了一般的抗冻破坏外，还受盐结晶和化学腐蚀；近期杨全兵的研究认为除冰盐会显著提高混凝土的吸湿性能，从而加快混凝土的饱水程度和超过临界饱水度的时间，进而加速混凝土受冻损坏。因此当气温低于含除冰盐溶液的冰点，就会造成比较严重的盐冻破坏。不同种类的除冰盐都会引起混凝土剥蚀破坏，且冰点降低越多和吸湿性越强的除冰盐，对混凝土的破坏越严重，与盐引起的盐冻破坏相比，盐对混凝土造成的化学腐蚀破坏很小。

这个案例告诉我们，未来除冰盐的使用会更广泛，今后在设计混凝土路面和其他道路混凝土构件时，一定要考虑盐冻破坏的因素，使用含气量5.0%~5.5%的混凝土是最有效的技术措施；对于之前没有考虑盐冻影响的混凝土路面，要警示用户不要使用除冰盐，改用其他方法除冰雪。

2 地下工程冷缩开裂漏水

某工程，地下室全长170m，分18个轴线，没有设置变形缝，东侧地下室向外延伸，顶部是地面停车场，该部分地下室顶板厚600mm，外墙厚350mm，混凝土强度等级为C40。由于标高限制，顶板外部没有进行保温处理，外防水层上做40mm厚细石混凝土保护层，上贴陶瓷地砖，地下水位约-0.5m。

混凝土结构于2008年11月竣工，使用1年多一直没有发现漏水现象。20 09年12月底至2010年1月，该地区出现历史罕见的寒潮，伴随降雪，最低气温降至-13℃，且持续时间很长。

2010年1月19日，在工程的9～10轴约中间部位，发现两条漏水裂缝，见图3，裂缝起始于顶板与外墙的交角处，分别向顶板和外墙延伸。该工程的外墙做了50mm厚聚苯板保温，西侧、南侧和北侧没有出现任何问题。

这是一起典型的受冻冷缩破坏现象。在持续低温环境下，地下室外露的顶板产生较大的冷缩变形，并在收缩应力最大的结构中间部位、且约束较大的顶板—外墙交角处首先出现裂缝，再向两侧扩展；裂缝处产生的拉应力把黏附于混凝土表面的有机防水材料拉裂，导致防水失效，出现漏水现象。这种情况一般容易发生在冬季不太寒冷的地区，这些地区即使出现比较冷的天气，也很短暂，气温很快就会转暖，这种情况下混凝土内部积蓄的热量完全能够抵御这短暂的低温，不致产生冷缩裂缝，因此，设计人员往往忽视可能出现的极端气候情况；相反，在北方寒冷地区，却很少发生这类事故。

另外，这个案例也说明了地下工程中，外防水对于次生裂缝造成的漏水没有效果，重点是把混凝土结构自防水做好，并采取合理的防护措施。

3 小结

上述两起事故说明，混凝土工程在设计和使用过程中，任何一个小的环节考虑不周，都会酿成质量事故。控制工程质量不仅仅在施工阶段，前期设计过程中对使用环境进行周全考虑至关重要，对有设计缺失的工程，要限定使用条件，并及时加以补救。如本文所述的混凝土路面，就不能使用除冰盐，地下室的外露结构一定要进行保温防护。混凝土结构是有生命的，合理的设计、精细的施工和正确的使用是确保混凝土结构耐久的三个要素。

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