冻胀危害
- 格式:doc
- 大小:29.00 KB
- 文档页数:2
混凝土冬季施工常见冻害及预防混凝土是建筑工程中常用的材料之一,它的不可置否的优点是强度高、耐久性强。
然而,在冬季施工过程中,混凝土面临着一系列冻害问题。
这些冻害问题可能导致混凝土质量下降甚至发生结构性失效。
因此,在混凝土冬季施工中,应对常见的冻害问题进行预防是至关重要的。
本文将介绍混凝土冬季施工常见冻害及预防措施。
一.冻胀引起的开裂问题冻胀是混凝土冬季施工中最常见的问题之一。
当混凝土中的水遇到低温时,会发生冻胀现象,导致混凝土开裂。
这种冻胀引起的开裂问题会严重影响混凝土的强度和耐久性。
为了预防冻胀引起的开裂问题,可以采取以下措施:1.使用低温混凝土:在冬季施工过程中,可以使用低温混凝土来减少冻胀的发生。
低温混凝土的配合比需要根据施工环境的温度来确定。
2.加强配筋:在设计混凝土结构时,可以增加配筋的数量和密度,以增强混凝土的抗张能力和抗开裂能力。
3.保护混凝土表面:在浇筑混凝土后,可以覆盖保温材料或使用加热设备来保护混凝土表面,以防止冻胀引起的开裂。
二.冻融循环引起的破坏问题冻融循环是混凝土冬季施工中另一个常见的问题。
当混凝土经历多次冻融循环时,会发生体积膨胀和收缩,导致混凝土表面破坏和剥落。
这种破坏问题会降低混凝土的强度和耐久性。
为了预防冻融循环引起的破坏问题,可以采取以下措施:1.使用抗冻剂:在混凝土施工过程中加入抗冻剂可以降低混凝土的冻结温度,减少冻融循环引起的体积变化。
2.控制混凝土强度等级:根据冬季施工环境的要求,选择合适的混凝土强度等级,以提高混凝土的抗冻融能力。
3.增加混凝土密实度:通过控制混凝土的水灰比,加强振捣和养护措施,提高混凝土的密实度,减少冻融循环引起的破坏。
三.冻胀引起的脱层问题冻胀引起的脱层是混凝土冬季施工中较为严重的问题之一。
当混凝土中的水遇到低温时,会发生冻胀现象,导致混凝土与骨料之间的粘结力下降,导致脱层问题的发生。
脱层问题不仅会降低混凝土的强度和耐久性,还会给建筑结构带来安全隐患。
混凝土的冻胀变形混凝土是一种常见的建筑材料,其冻胀变形是指在低温环境下,混凝土受到冻胀力作用而引起的体积膨胀现象。
冻胀变形是混凝土工程中常见的问题,对建筑物的结构和功能造成了一定的影响。
本文将从冻胀的原因、影响、预防和处理等方面进行探讨。
冻胀变形的原因主要是由于水在低温下凝结成冰而产生的体积膨胀。
在混凝土中,水分作为混凝土的重要组成部分,当温度降低到0℃以下时,其中的水分会逐渐凝固成冰,由于冰的体积较大,会产生较大的膨胀力,从而导致混凝土的体积增大。
这种体积膨胀力会对混凝土内部的微观结构产生破坏,使混凝土产生裂缝或破碎,严重影响其力学性能和使用寿命。
冻胀变形对混凝土结构和功能造成了多方面的影响。
首先,冻胀变形会导致混凝土的体积增大,进而引起结构的变形和破坏。
其次,冻胀变形还会使混凝土的抗压强度和抗拉强度下降,降低了结构的承载能力和抗震性能。
此外,冻胀变形还会导致混凝土表面的脱落和剥落,影响建筑物的外观和美观。
为了预防混凝土的冻胀变形,我们可以采取一些措施。
首先,可以在混凝土配合比中增加气泡剂或减水剂,改善混凝土的抗冻性能。
其次,可以在混凝土的施工过程中加入一定比例的膨胀剂,使混凝土在冻胀力作用下能够自行膨胀而不产生破坏。
此外,还可以采用保温措施,如在混凝土表面覆盖保温材料或进行加热处理,减少混凝土受冻胀力的影响。
当混凝土已经受到冻胀变形时,我们需要及时采取处理措施。
首先,可以对受损的混凝土进行修补或更换,恢复其正常的使用功能。
其次,可以加固或加厚混凝土结构,提高其抗冻性能和耐久性。
此外,还可以采用温控措施,如在冬季对混凝土进行加热或保温,防止其继续受到冻胀力的影响。
混凝土的冻胀变形是一种常见的问题,会对建筑物的结构和功能造成一定的影响。
为了预防和处理冻胀变形,我们可以从配合比、施工工艺、保温措施和维修加固等方面入手,提高混凝土的抗冻性能和耐久性。
只有保证混凝土的质量和安全,才能保证建筑物的稳定和可靠。
浅析冻土对建筑物的危害及预防措施冻土处理不当,易使地上建筑物产生变形。
为防止冻土对建筑物的危害,应做好预防冻胀措施。
标签:冻土危害预防我国辽宁东北部,气候寒冷,冬季多半时间处在零下20多度,冻土深度均在1.2米左右。
由于季节性气温变化,冬季地基土冻结后产生冻胀变形,夏季融化后产生融化下沉变形,易造成建筑物冻害,严重的甚至不能使用。
因此寒冷地区土壤的冻胀直接关系到建筑物的使用年限和结构安全。
如何解决季节性冻土地基与浅基础的问题,是我们在建筑设计与施工中面临的重要课题。
一、土壤冻胀的原理土壤中的自由水结冰时,薄膜水冰点较低尚未冻结。
在温度继续下降时,接近自由水的薄膜水逐渐变成了冰,使原来的冰晶体增大,而薄膜水更薄,吸引力有了剩余,因而产生了压力差,吸引着下部水份来补充。
细粒土中土粒周围有薄膜水,使土粒和土粒间不直接接触,薄膜水互相贯通,成了水份转移的良好通路。
0℃的水向更低温度土层移动,破坏了毛细水胀力与悬浮水柱的重量平衡,为了达到平衡又吸引下层水,水份逐渐上升冻结成冰,使水体积增大。
因而水份转移使土壤产生冻胀。
二.土壤冻胀的因素土壤冻胀与很多因素有关,主要因素是低温延续时间、土壤种类、土壤的秋季天然含水量及地下水位等情况。
1.冬季低温连续时间的长短对土壤的冻结深度有直接影响。
在土壤冻胀性相同的情况下,低温连续时间愈长则冻结深度就愈深,冻结深度愈深冻胀量亦愈大。
2.土壤种类是土壤冻胀的重要因素。
土壤愈细(如粘类土〉颗粒间接触面积愈大,给水份转移创造了有利条件,故呈现出的冻胀量亦较大。
3.基土的冻胀还取决于冬季冻结前的土壤天然含水量超过塑限的程度。
因为天然含水量超过塑限愈多,转移水份也愈多,因此基土冻胀就较大。
4.地下水位距基土的距离是基土冻胀时水份转移的补给条件。
冻结时地下水位距冻结基土之间的距离称为毛细管高度。
毛细管补充高度是判断土壤冻胀性的一个主要指标。
三、土壤冻胀对建筑物的危害1、冻胀力的危害作用于基础底面的冻胀力一般都大于土壤地耐力,有时竟达40-50吨/米2。
2.4 混凝土的冻融破坏混凝土是一种重要的建筑材料,被广泛应用于各种建筑和基础工程中。
然而,在一些寒冷的地区,冬季的气温会降至零度以下,给混凝土结构带来了严重的挑战。
当混凝土在冬季遇到冻融循环时,会导致混凝土内部的微观结构发生变化,从而引发混凝土的破坏。
混凝土的冻融破坏是一种常见的混凝土病害,会严重影响混凝土的使用寿命和结构安全性。
2.4.1 冻融循环对混凝土的影响混凝土受冻融循环的影响主要有以下几方面:1.冻胀破坏:当水在混凝土中冻结时,水的体积会膨胀,从而会对混凝土结构施加一定的冻胀压力。
如果水分进入混凝土中的微孔和孔隙中,当水冻结后就会对混凝土产生内部压力,导致混凝土的裂纹和破坏。
此外,由于混凝土中的水分膨胀,也会导致混凝土的体积发生变化,从而对混凝土结构形状和尺寸产生影响。
2.溶胀破坏:当混凝土中的水分在冰晶消融过程中释放出来时,水分会使混凝土中的化学成分发生变化,从而导致混凝土的强度和韧性下降。
在下次冻结循环时,由于混凝土的强度和韧性下降,混凝土的破坏程度就会进一步加剧,最终会导致混凝土的溶胀破坏。
3.微观结构破坏:冻融循环还会对混凝土的微观结构造成影响,例如冻融循环会使混凝土中的空隙和孔隙扩大,从而影响混凝土的密实性和耐久性。
2.4.2 预防混凝土冻融破坏的措施为了避免混凝土的冻融破坏,我们可以采取以下措施:1.使用低温混凝土:低温混凝土具有耐寒性和耐冻融的特性,可在极端低温下使用。
低温混凝土主要是在混凝土配合比中控制水灰比和使用低温混凝土添加剂来减少水灰比。
低温混凝土还可以通过增加粗集料的使用量来增加混凝土的内部密实度。
2.混凝土保护措施:在混凝土结构施工过程中,我们可以采取一些保护措施,例如覆盖保护层和起重机运输措施,以避免混凝土在施工过程中遭受低温和冰霜破坏。
3.加强混凝土强度和韧性:对于需要在冬季施工的混凝土结构,在混凝土施工过程中可以采取增加混凝土强度和韧性的措施,以提高混凝土的抗冻性和耐久性。
冻胀的工程案例冻胀是指在低温环境下,由于材料收缩和热胀冷缩不均匀造成的结构变形和破坏现象。
在工程实践中,冻胀问题经常出现在道路、桥梁、管道等基础设施和建筑物中。
下面将列举10个冻胀的工程案例,以说明冻胀对工程造成的影响。
1. 道路冻胀:在寒冷地区,道路表面的积雪和冰会导致道路冻胀。
当积雪或冰融化时,水分渗入道路表面的微小裂缝中,随后在低温下冻结,引起道路表面的隆起和破坏。
2. 桥梁冻胀:桥梁结构中的混凝土和钢铁材料在低温下会收缩,导致桥梁变形和裂缝。
当桥梁上的积雪或冰融化时,水分渗入裂缝中,再次冻结会加剧桥梁的结构问题。
3. 隧道冻胀:隧道内部的湿度较高,当低温条件下湿度转化为冰时,会引起隧道内部结构的冻胀。
这可能导致隧道墙壁和顶部的开裂和破坏。
4. 水管冻胀:在冬季,水管中的水分会在低温下结冰,导致水管的膨胀和破裂。
这可能导致水管漏水和水损失,严重时甚至会引发水灾。
5. 污水管道冻胀:污水管道中的水分也会在低温下结冰,导致管道膨胀和破裂。
这会造成污水泄漏和环境污染。
6. 混凝土建筑物冻胀:混凝土在低温下会收缩,当结构中的水分冻结时,会引起混凝土的膨胀和破坏。
这可能导致建筑物的结构不稳定和安全隐患。
7. 地下管网冻胀:地下管网中的水分在低温下冻结,会导致管道的膨胀和损坏。
这可能导致供水和热力管网的中断和维修。
8. 基础土壤冻胀:在寒冷地区,土壤中的水分在低温下结冰,会引起土壤体积的膨胀和变形。
这可能导致建筑物的基础土壤不稳定,进而影响建筑物的稳定性。
9. 碾压路面冻胀:在道路铺设过程中,碾压机对路面进行压实,但在低温条件下,路面会因收缩而导致开裂和碎裂。
10. 沥青路面冻胀:沥青路面的温度变化范围较大,在低温下,沥青会收缩并引起路面的龟裂和损坏。
通过以上工程案例,我们可以看出冻胀对工程造成的影响是多方面的,涉及到道路、桥梁、隧道、管道和建筑物等多个领域。
了解冻胀问题的发生和原因,对工程设计和施工非常重要,可以采取合适的措施来预防和减轻冻胀带来的损害。
高海拔地区土冻胀对建筑物的危害及其防治措施摘要:冻土地区的各种土建工程普遍存在着因地基土的冻胀给工程带来严重破坏和损害,这是工程设计中经常遇到的问题。
文章介绍了地基土的冻胀特征、冻胀对建筑物的危害及其防治措施。
关键词:冻土地带;土冻胀;冻结特征;冻胀中图分类号:TV698文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)08-0150-03云南省迪庆州处于冻土地带,现就220kV香格里拉变电所土建设计中土的冻胀对建筑物冻害防治谈几点工作体会。
一、土的冻结特征和冻胀土冻结时,最主要的特征就是土中的水变成了冰,在矿物颗粒间产生了新的冰晶胶结作用,从而改变了土的物理力学性质。
由于冰胶结作用,使冻土具有抵抗外力的很高强度,压缩性显著减少,压缩模量增大,同时其物理指标与电学指标增加,其透水性减少。
土体冻胀变形基本特征值是冻胀量。
冻胀量是土体冻结时引起地面的总上升量;分层冻胀量是某土层土体冻结时引起该土层垂直向上的位移变形值。
还有一种常用的表明土体冻胀变形的特征值,称冻胀率或冻胀系数用(?浊)表示:?浊=△hi/△zfi×100%式中:△hi——某冻结土体厚度△zi时的冻胀增量值m;△hi=hi-h;△zfi——某冻结土体厚度m;hi——土体冻结到某深度△z时某地点标高m;H——冻结前的标高m。
为了评价土体冻结时位移变形增大的程度将冻胀土分为四个等级:非冻胀性土(冻胀系数η≤1);弱冻胀性土(冻胀系数1<η≤3);冻胀性土(冻胀系数3<η≤6);强冻胀土(冻胀系数η>6)。
据野外观测资料表明,季节冻结区土体冻胀量沿冻结深度的分布状态是上大下小,地表层冻胀量最大,其冻胀率的最大值出现在1/3~2/3最大冻深的地方。
为此,在季节冻土区修建(构)筑物时,应根据当地水文地质条件做具体分析,不能一律要求埋深超过最大冻深,一般可以保留一定的残留冻土层。
我国工业民用建筑地基基础设计规范中便规定了允许残留冻土层厚度的公式。
浅谈碎石类土的冻胀性的危害引言在新建或改扩建机场的飞行区工程中的跑道道面工程是非常重要的环节,因为各种原因,碎石类土曾经在很多道面工程中是不考虑东涨的,近年一些工程中的道面出现了抬升、错台、断板、裂缝等病害,经分析,判定病害的主要原因是由于在冻结深度内,道面结构中的碎石类土发生冻胀,土中孔隙水变为冰后发生体积膨胀破坏道面,现就病害的原因和和冻胀机理以及处理方法提出一些粗浅的方法。
一、规范、标准不统一对道面工程勘察、设计、施工的影响根据《冻土工程地质勘察规范》(GB50324-2001)中表 3.2.1,对碎(卵)石,砾、粗、中砂(粒径<0.075mm含量≤15%)是不考虑冻胀性的;根据新修订的《冻土地区建筑设计规范》(JGJ118—2011)表3.1.5对碎(卵)石,砾、粗、中砂(粒径<0.075mm含量≤15%)按照土的冻前天然含水量和是否存在隔水层的情况,冻胀类别分为不冻胀、弱冻胀、冻胀,在《冻土地区建筑设计规范》(JGJ118—2011)条文说明中的3.1.5条说明中:对于碎(卵)石,砾、粗、中砂(粒径<0.075mm含量≤15%),原规范对地下水位不作考虑。
本次修订讨论中,设计单位提出:由于规范、标准的不统一,在道面工程的勘察、设计、施工环节中对碎石类土冻胀性缺乏足够的认识,使得以前一些道面工程在建成后出现了道面抬升、错台、断板、裂缝等病害,导致道面不能正常使用,造此类土下部存在隔水层,且地下水位很高,使得该土层呈饱和含水状态时,会出现较强的冻胀。
中科院寒旱所的一些路基填土(碎石土、卵石土)在饱和含水的条件下的封闭冻胀实验也出现过一定程度的冻胀现象。
此种冻胀主要源于水相变为冰的体积膨胀。
二、专项勘察的思路、方法在进行过场地踏勘,了解道面病害出现的时间、范围以及破坏程度后,初步确定了是由冻胀引起的道面破坏,根据与本工程有关的勘察报告、设计蓝图、施工资料的反映:场地大部分位于基岩出露地区,仅在局部分布有薄层第四系覆盖层,场地土主要由①粉土、②砾砂、③强风化基岩(花岗岩)、④中风化基岩(花岗岩)构成,跑道段应以③强风化基岩(花岗岩)为天然地基持力层,场地局部有地下水出露,水位埋深2.2~2.9m,为孔隙、裂隙潜水,水量不大。
空心板梁桥桥墩冻胀现象病害及维修加固方法随着经济的发展和城市建设的快速推进,越来越多的空心板梁桥被用于道路、铁路和桥梁工程中。
然而,由于气候环境的变化,特别是在寒冷的冬季,空心板梁桥桥墩常常会遭受冻胀现象的侵袭,给桥梁的安全稳定带来了严重威胁。
本文将探讨空心板梁桥桥墩冻胀现象的病害原因,并详细介绍相应的维修加固方法。
一、空心板梁桥桥墩冻胀现象的病害原因1. 水分进入桥墩内部:在冬季,由于气温骤降,孔洞的空气会收缩,从而形成负压,吸引周围的水分进入桥墩内部。
这些水分在低温下会冻结成冰,导致桥墩产生冻胀现象。
2. 孔洞结构设计不合理:一些空心板梁桥在设计时,对孔洞的结构设计不合理,导致孔洞与桥墩之间的连接部分较为薄弱。
在冬季,由于冻胀现象的影响,这些薄弱部分容易发生开裂,进而影响桥墩的稳定性。
二、空心板梁桥桥墩冻胀现象的维修加固方法1. 防止水分进入桥墩内部:为了防止水分进入桥墩内部,可以在孔洞的入口处设置防水层,阻止水分的渗入。
同时,在桥墩内部安装防水材料,避免水分的积聚。
2. 加固孔洞结构:针对一些设计存在问题的孔洞结构,可以采取加固措施。
例如,在孔洞与桥墩连接处设置钢筋或增加混凝土厚度,以增强结构的稳定性。
3. 增加桥墩的抗冻能力:为了增加桥墩的抗冻能力,可以在桥墩表面涂覆防冻剂,阻止水分的冻结。
此外,可以在桥墩周围增设雪挡,减少桥墩表面受到的冰雪侵袭。
4. 定期维护和检查:为了确保空心板梁桥桥墩的安全稳定,应该定期进行维护和检查工作。
及时发现和修复存在的问题,防止冻胀现象的进一步发展和蔓延。
结论空心板梁桥桥墩冻胀现象是由气候环境的变化和结构设计的不合理导致的。
为了解决这一问题,我们可以采取一系列的维修加固措施,包括防止水分进入桥墩内部、加固孔洞结构、增加桥墩的抗冻能力以及定期维护和检查工作。
通过这些措施的实施,我们可以有效地预防和修复桥梁冻胀现象,确保桥梁的安全可靠。
冻胀和翻浆的定义_道路冻胀、翻浆产生的机理及其治理1 冻胀产生的原因冰冻季节因为大气负温的影响,土粒中水分冻结后就形成为冻土。
在冻土地区,随着冻土的产生和融冻的发生而出现的一些现象就成为冻土现象。
在冻土产生过程中,某些细粒土层在冻结过程中往往会发生土层体积的膨胀,膨胀使地面隆起成小丘,产生的这一现象就是所谓的冻胀现象。
在道路中经常出现以下情况,如:天然地下水位较高;城市道路地下供水、排水管道的泄漏没有及时维修;路表水向路基中的渗透等。
它们为冻胀提供了充足的水源,在形成毛细通道时就构成毛细水的上升,这是构成冰冻季节冻害的主要原因。
当冰冻季节冻结时,土中水分向冻结区迁移并积聚,大气温度降到负温度的时候,道路土层温度也跟随降低到负温度,土颗粒孔隙中的自由水在0℃以下时,自由水首先冻结成冰晶体。
随着气温的继续下降,周围未冻结区土中的水分会向表层冻结冰晶体迁移积聚,使冻结区土层中水分逐渐增大,冻结后的冰晶体也不断增大,只要冻结区周围还存在着水源(如:地下水距离冻结区很近、排水和供水管道泄漏未修复等),并且还存在适当的水源补给通道(即:毛细通道),能够源源不断地补充给冰冻体所需的水分,在这一不平衡的引力不间断地作用下,未冰冻区的水分不断地向冰冻区迁移积聚,使冰晶体不断扩大,在土层中形成冰夹层,由于水在由液态冻结后变成固态时体积会增大9%,因此,土层在冰夹层作用下体积会发生膨胀,也就是冻胀。
冻结区域冰晶体不断增大,不断吸引周围的水分,不断发生体积继续膨胀现象,一直继续到切断冰晶体所需的补给水源,此时的水分继续迁移积聚、冰晶体继续增大才会停止。
2 影响冻胀的因素路基的冻胀现象是在一定条件下形成的,土层必须具备以下几个条件时在冰冻季节才会发生冻胀破坏。
2.1 持续缓慢负温度:持续缓慢负温度会构成冻胀的条件。
大气温度在冰冻季节缓慢地下降,冷却的强度也很小,但是在这一季节负温持续的时间较长,使未冰冻区的水分不断地向冰冻区迁移积聚,冰冻区域冰晶体逐渐增大,在土层中形成冰夹层,土层在冰夹层作用下形成明显的冻胀现象。
地⾯以下⼀定深度的地层温度,随⼤⽓温度⽽变化。
当地层温度降⾄摄⽒零度以下时,⼟中部分孔隙⽔将冻结⽽形成冻⼟。
冻⼟可分为季节性冻⼟和多年冻⼟两类。
季节性冻⼟在冬季冻结⽽夏季融化,每年冻融交替⼀次。
多年冻⼟则不论冬夏,常年均处于冻结状态,且冻结连续三年以上。
我国季节性冻⼟分布很⼴。
东北、华北和西北地区的季节性冻⼟曾厚度在0.5m以上,的可达3m左右。
如果季节性冻⼟由细粒⼟组成,且⼟中⽔含量多⽽地下⽔为⼜较⾼,那么不但在冻结深度内的⼟中⽔被冻结形成冰晶体,⽽且未冻结区的⾃由⽔和部分结合⽔将不断⾏冻结区迁移、聚集,使冰晶体逐渐扩⼤,引起⼟体发⽣膨胀和隆起,形成冻胀现象。
到了夏季,地温升⾼,⼟体解冻,造成含⽔量增加,使⼟处于饱和及软化状态,强度降低,建筑物下陷。
这种现象称为融陷。
位于冻胀区内的基础,在⼟体冻结时,受到冻胀⼒的作⽤⽽上抬。
融陷和上抬往往是不均匀的,致使建筑物墙体产⽣⽅向相反、互相交叉的斜裂缝,或使轻型构筑物逐年上抬。
⼟的冻结不⼀定产⽣冻胀,即使冻胀,程度也有所不同。
对于结合⽔含量极少的粗粒⼟,不存在冻胀问题。
⾄于某些粉砂、粉⼟和粘性⼟的冻胀性,则与冻结以前的含⽔量有关。
例如,处于坚硬状态的粘性⼟,因为结合⽔的含量少,冻胀作⽤就很微弱。
此外,冻胀程度还与地下⽔位有关。
《建筑地基基础设计规范》根据冻胀对建筑物的危害程度,将地基⼟的冻胀性分为不冻胀、弱冻胀、冻胀和强冻胀四类。
高寒地区特高压站设备基础冻胀危害及防范措施摘要:在高寒地区的冻土对温度极度敏感,地表土体存在着冬季冻胀、夏季融陷的现象,在冻土上的特高压变电站建筑稳定性受到土壤性质变化的影响,可能发生裂缝、倾斜及变形现象。
本文主要介绍了高寒地区特高压变电站由于冻土对设备基础产生的影响,尤其是冻胀和融沉所引起的危害,如土表层不均匀的升高或者沉降,在此基础上本文分析了目前可以采用的一些措施:换填法,物理化学法,保温法,排水、隔水法等,并且对这些措施进行了详细的介绍分析,确保高寒地区特高压变电站施工质量和设备运行安全。
关键词:季节性冻土;排水、隔水法;措施;冻胀和融沉1 引言近几年来,特高压变电站迅速的发展,北方高寒地区特高压变电站也发展迅猛,这就对施工质量和设备的稳定运行要求特别高。
尤于高寒地区特殊的地理环境,会存在冬季冻土施工,冻土是对气候和温度变化极为敏感的不稳定土体,在气候变化和人为因素等外界影响下冻土收到热扰动后温度场会重新分布,可能引起设备基础发生严重变形,甚至坍塌,对设备运行造成严重影响。
特高压站的不断发展,设备基础的承载的荷重也不断增加,传统的掏挖基础等浅埋式基础已很难满足电力建设发展的需求,在冻土区设备基础的建设中,对冻土采取有效的防范措施是十分必要的。
2 冻土的基本理论2.1 冻土的定义和组成冻土是在温度等于或低于零摄氏度,并且含有固态冰的土,其划分种类较多,按冻结时间长短可分为:瞬时冻土、季节冻土、多年冻土;在两个及以上连续冬季及期间的夏季,其温度持续低于0℃的土和岩石称为多年冻土,或永久冻土。
按形成与存在的自然条件不同,又可将冻土分为:高纬度多年冻土、高海拔多年冻土;按与下卧土层的关系,可将季节冻土分为季节冻结层和季节融化层。
冻土由以下四部分组成:固体矿物颗粒(矿物或矿体骨架)、冰(粘塑性冰、固相水)、液相水(未冻水和强结合水)和气体(水气和空气)。
2.2 冻土的分布冻土是由矿物骨架(土颗粒)、粘塑性冰(固态水)、未冻水和气组成的复杂的四相体,可用以下几个物理指标描述冻土的物理性质。
冻胀土的分类
冻胀土的分类主要依据冻胀率进行,具体如下:
1.Ⅰ类不冻胀:冻胀率Kd≤1%,对基础无任何危害。
2.Ⅰ类弱冻胀:冻胀率Kd≤1~
3.5%,不影响建筑物的安
全。
3.Ⅰ类冻胀:冻胀率Kd≤3.5~6 %,地面松散或隆起,
道路翻浆,浅埋基础的建筑物将产生裂缝。
4.Ⅰ类强冻胀:冻胀率Kd>6%,道路翻浆严重,浅埋基
础的建筑物将可产生严重破坏,即使基础埋深超过冻深,也会因切向冻胀力而使建筑物破坏。
此外,季节性冻胀土按平均冻胀率分为不冻胀、弱冻胀、冻胀、强冻胀、特强冻胀五类。
以上信息仅供参考,建议查阅关于冻胀土的资料获取更准确的信息。
冻胀对建筑及道路的危害
名词解释:
(1)冻胀力:物质含水在摄氏零度以下时,结冰体积增大,产生向外的作用力,物质体积越大、含水率越大,冻胀力就越大。
作用在其它物体侧向的力,也可理解为冻切力。
冻胀力、冻切力本是孪生兄弟,只要是物质含水,温度条件满足,就同时产生,只是对其它物体作用力的方向有区别。
(2)建筑物:通称“建筑”一般指主要供人们进行生产生活或其它活动的场所。
(3)构筑物:通称“建筑”一般是指人们不直接在内进行生产和活动的场所,例如:水塔、烟囱、堤坝、档土墙、栈桥、蓄水池、存仓等。
2、冻胀力的产生
自然界的物质,都是热胀冷缩,唯独水在摄氏零度结冰的过程中,体积增大,产生占位空间,挤动了其它物体,作用在其它物体上的力就是冻胀力。
3、冻胀力的计算
水冻结成冰,水质不同,冻结的温度不同,冻结成冰的体积也不同,一般的饮用水结冰,体积比原体积大十分之一。
不同的物质含水后,冻胀体积增大值也不一样。
有的物质浸水后,质量和体积都发生变化,但是经过冻结,体积都会增大,增大多少,这要看物体大小、质量、密度、可压缩性、含水量、温度等条件,经过试块试验,每立方厘米破损强度是多少,作用在其它物体上的力就是冻胀力值。
(1)冻胀力作用在物体或建筑物的底部,地基面积和体积的胀力及侧面摩擦力可以计算得出。
(2)冻切力作用在物体侧面或建筑物侧面,接触面积可以计算,但土地地基太大,水平方向的冻切力是不容易计算的。
4、抗冻胀的设防
我们国家地域广阔,地理位置跨度越大,根据气候将各个地区划分为热带、亚热带、温带、寒带四个区,北伟38度以北为寒带地区,由于有些海拔高度影响,部分地区也划为寒带。
工程设计根据不同地区,抗冻胀冻切设防也不尽一致,工程设计首先要考虑,当地最低气温持续时间,又要考虑地质条件、使用工能以及当地的建筑材料、经济效益等诸多因素进行设计。
大庆地区属寒带地区,随着自然环境和气候变暖,油田的开发建设,人员增加,生产、生活的活动,气温也不断的升高,因此,工程建设防冻胀冻切的方法也在不断变化。
大庆油田开发建设初期,冻土层最深可达3米,主要的建筑工程,基础防冻胀设防2.2米深。
而最近几年来冻土层深仅2米,建筑工程防冻胀设防是2.2米或1.8米。
由于新的建筑材料开发、生产、应用和人们对抗冻切力的逐步认识,抗冻胀的方法多种多样,例如:(1)大型的、重要的、高层建筑依然采取地基设在冻层以下,防止冻胀。
(2)一般的单层建筑物和构筑物设在冻层上,采取适当的措施,垫砂、钢渣、炉渣、基础加大、增设地梁等。
(3)基础周围添砂、炉渣或者不含水的缓冲材料,防止冻切力。
(4)基础周围回填土要求夯实,密实度、干容重符规范标准,避免水浸泡。
(5)施工中不使用含水率超标的材料,即使有些建筑物构、筑物含水也要在气候降到零度之前,使水分蒸发达到合格标准,避免冻胀破坏。
(6)混凝土在零下施工时,将骨料和水加温,在混凝土终凝前使水分吸收和蒸发,在温度达到零下不结晶。
(7)建筑物、构筑物进行防水,使各部位不受浸袭和加热、保温、采暖等。
5、冻胀对建筑物、构筑物、道路破坏的现象。
前面讲了物质含水冻结就产生冻胀力、冻切力。
建筑物、构筑物都建在土地上,土含有不同的水量,经过低温冻结,体积增大,产生不同程度的胀力,作用在建筑物、构筑物和道路上,对我们劳动的成果造成很
大的破坏和严重的经济损失。
(1)冻胀对建筑物构筑基础的破坏。
冻胀使基础整体抬高或者局部抬高。
经过冬夏多次冻融、缓冲,基础断裂破碎,基础局部冻胀使建筑物产生裂纹,严重的出现裂缝,呈现上宽下窄,也可能产生多条裂缝,呈现出现倒八字形状。
冻切力对基础产生侧向推力,使基础侧向位移。
条形基础局部断裂,基础侧向产生垂直裂纹。
由于基础的抬高和位移,支撑其他墙体产生裂缝,裂缝的部位和形状因构造和结构而异,有垂直的、斜向的、水平的。
必须观察裂缝进行综合分析,是冻胀还是沉降,才能确定。
冻胀对独立的石砌基础,可能产生局部抬高断裂和侧向推断。
可以使混凝土地梁断裂,墙体倒塌。
(2)冻胀对墙体的影响
由于墙体含水率高,温度达到零点以下,使墙体变形,墙面装修脱落,经过多次冻融,使墙体碎裂倒塌。
(3)冻胀使防水层破裂,(4)浸泡反复(5)冻融,(6)使排水口堵塞建筑荷载增大,(7)使房屋倒塌。
(8)冻胀使道路结构断裂,(9)面层裂缝变形、渗水,(10)循环产生冻融,(11)道路不(12)能正常使用。
<br< p="" style="margin: 0px; padding: 0px; "></br<>
(13)冻胀对现浇混凝土的破坏
当混凝土初凝含水时,温度低于零度,水结成晶体,使混凝土脱水,膨胀。
造成混凝土强度减小或者粉碎。
6、对冻胀冻切力的防治方法
(1)土方开槽一定要挖到设计的要求的深度和宽度,(2)不(3)留残余冻土,(4)特殊情况,(5)也要在规范许可的范围内。
(6)毛石砌(7)筑质量,(8)要达到标(9)准规范,(10)不(11)可忽视表面平整度,(12)避免毛石基础与回填土产生犬牙交错,(13)回填土冻胀而(14)把基础抬高或者抬碎。
(15)回填土含水量和密实度要严格控制,(16)它可以起到一定的防水效果。
含水量少,(17)冻胀力就小,(18)对基础破坏就小。
(19)建筑物混凝土地梁下,(20)予留的冻胀空间,(21)必须按标(22)准留置,(23)不(24)得填塞杂物及灌水,(25)防止冻胀支撑地梁。
(26)建筑物、构筑物基础设计的保温、防水、缓冲材料不(27)可认为不(28)是主体结构和主体部位,(29)擅自减少或取替。
(30)屋面防水保温层含水率要符合标(31)准,(32)要防止冻胀破坏。
渗水后,(33)容易产生檐口墙面、墙体全部破坏。
(34)使用建筑材料含水率控制在规范内。
砌(35)砖、墙体浇水含水量要适当。
在温度降到零度前,(36)墙体含水率不(37)得超过标(38)准。
(39)道路面层按标(40)准放坡,(41)路基做好排水,(42)各种缩缝做灌注防水材料,(43)防止水的渗透。
(44)路的结构层,(45)分层碾压。
密实度达到标(46)准,(47)雨季施工特别注意含水量,(48)基槽不(49)得水泡。
(50)混凝土零度以下施工时,(51)骨料水都要加温,(52)保证入模温度达到15度以上,(53)加保温覆盖。
未完工程都要考虑采暖保温措施。