抗冻设计

抗冻设计（共12篇）

抗冻设计 篇1

摘要：在介绍永明水库工程概况的基础上, 分析了永明水库护坡抗冻胀的计算方法, 以保证永明水库大坝的安全运行。

关键词：永明水库,坝体,护坡,抗冻胀设计

1 工程概况

永明水库位于依安县永明排干即永寿大沟中游, 距离中心镇东南15 km处。坝址位于永寿大沟中游, 地理位置为东经125°21′23″, 北纬47°32′13″, 坝址以上流域面积129 km2。该水库修建于1958年, 1964年将其土坝加高培厚, 1966年5月, 在省、地水利部门大力协助下, 并结合依安河南治涝规划, 对永明水库进行总体规划设计, 同年10月水库全部竣工, 完成了土坝、放水洞2项主体工程。水库溃坝后影响着下游耕地5 333.33 hm2、村屯40个、人口10 000人。永明水库是小 (1) 型水库, 主要是用来防洪, 同时还兼有养殖、灌溉的功能。

永明水库主体工程由土坝、放水洞、溢洪道组成。大坝全长1 950 m, 为均质土坝, 填筑质量一般, 现状坝顶高程203.65 m, 坝顶平均宽4.0 m, 最大坝高6.2 m。迎水坡坡比1∶5, 无护坡。背水坡坡比1.0∶2.5, 无护坡;开敞式溢洪道为开敞式土渠, 堰顶宽100 m, 工程位于左坝肩, 溢洪道结构被破坏且无消能设施, 已经不能正常溢洪。

本次对永明水库大坝坝体护坡抗冻胀进行设计计算, 分别按照兴利水位进行大坝坝坡抗冻胀结构进行分析计算。

2 水库护坡抗冻胀设计

2.1 地质情况

水库区域稳定性良好, 无不良地质。根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001附录A, 依安县抗震设防烈度值小于Ⅵ度, 地震加速度小于0.05 g。该区域地层分布主要是受地形地貌和构造运动影响, 在第三纪地层之上沉积了第四系地层, 高平原上部为中更新统高液限黏土, 区域稳定性良好, 无不良地质, 平原区地层上部主要为第四纪冲积地层, 岩性主要为高液限、低液限黏土。

该区域地下水的形成、分布及地下水的循环, 受地形地貌、地质结构及气象水文条件的影响, 主要是第四系松散层中的孔隙潜水, 上部高液限黏土渗透系数k= (1.78～2.01) ×10-6cm/s, 矿化度小于0.5 mg/L, pH值6.70～7.47, 地下水水量贫乏。区域地下水为第四系孔隙潜水。

经勘察揭露库区地层为第三纪泥岩及第四纪冲积地层, 现自上而下是:

(1) 坝体填土 (人工填土) 。层厚6.0 m, 主要有高液限黏土填筑, 黑褐色、褐黄色, 呈硬塑—可塑状态, 个别呈坚硬状态, 干强度中等, 韧性中等, 切面较光滑, 无摇振反应, 微透水。

(2) 高液限黏土层。普遍分布, 层厚2.1～2.8 m, 黑灰色, 软塑状态, 干强度中等, 韧性低, 切面稍光滑, 中压缩性。微透水。

(3) 高液限黏土层。普遍分布, 层厚9.1～10.8 m, 褐黄色、黄色, 可塑状态, 干强度中等, 韧性中等, 切面稍光滑, 中压缩性。该层属微透至极微透水。

(4) 泥岩。灰色, 未揭穿, 普遍分布, 灰色, 全风化, 含强风化碎块, 含水, 呈硬塑状态, 微透水。

2.2 护坡结构设计

计算条件:依安县气象局1959—1980年的观测资料, 最低气温为-39.6℃, 最大冰冻厚度1.36 m, 年最大冻深平均值2.30 m, 平均冻深1.86 m。

静冰压力的确定:按照《水工建筑物抗冰冻设计规范》SL211-2006中表D.2冰压力与冰厚呈正比, 当冰厚1.2 m (表中最大值) 时静冰压力P=280 kN/m, 备注1中标明对库面狭小的水库应乘以0.87的系数, 因此此次静冰压力采用0.87×280 kN/m=243.6 kN/m (24.4 t/m) 。

库水位的确定:依据水库的运用条件, 冬季的兴利水位为201.55 m。

(1) 冰推力作用下护坡稳定计算。计算方法:目前国内外有关冰冻对土石坝护坡的破坏作用研究认为主要是静冰压力产生的推力, 该推力作用在土坝坝坡上, 计算冰面作用点 (静冰压力作用点取冰面以下1/3冰厚处) 高程为235.05 m以上护坡产生的重量来抵抗冰推力[1,2,3,4]。

式中:K为安全系数, 取1.1;γk为混凝土板容重2.4 t/m3;H为冰面以上混凝土护坡抵抗冰推所需的最小高度, 以m计;f为摩擦系数0.45;T为冰推力24.4 t/m;t为混凝土护坡板厚度0.2 m;δ为冰的厚度1.36 m;m为边坡比。

将上述数据代入后计算得护坡厚度0.2 m, 所需H为63.5 m。

本次设计护坡采用预制砼板 (砼强度等级C25, 砼抗冻等级F250) 尺寸的确定采用0.75 m×0.50 m×0.20 m。水库运行冬季为兴利水位201.55 m, 冰面作用点 (静冰压力作用点取冰面以下1/3冰厚处) 高程为201.05 m, 距坝顶203.20 m (设计坝顶高程) 为2.15 m。计算需63.5 m的高度就能抵抗冰推力, 因此在冰推作用下, 护坡发生位移是正常的。

(2) 冻胀力作用下护坡板的稳定计算。护坡设计中, 往往对冰推力和冻胀力合力的作用缺乏考虑, 特别是由逐年变形引起的最终破坏, 是砼板护坡设计的主要缺陷, 最影响大坝的安全。

按《碾压土石坝设计规范》5.8.8规定, 应设置防冻垫层, 防冻层厚度不小于当地冻结深度, 坝体为冻胀土, 以上计算仅满足冰推力作用下护坡板的安全度。

《水工建筑物抗冰冻设计规范》中规定, 需设置防冻层防止大坝护坡在冻胀力作用下隆起, 防冻层材料采用非冻胀性的级配不良砂砾, 防冻层厚度根据工程规模及坝体土的冻胀级别确定[2]。

式中:hf为地基土冻胀度, cm;h为地表冻胀度, 查表得34 cm;Zf为地基土的设计冻深, m;Zd为设计冻深, m。

地基土的设计冻深Zf, 当δc≤0.5 m时, 按下式计算:

式中:Zf为地基土的设计冻深 (m) ;Zd为设计冻深, m;δw为冻前底板上的水深, m;δc为混凝土板的厚度0.2 m。

设计冻深指从设计地面高程算起的冻结深度, 按下式计算:

式中:Zd为设计冻深, m;ψd为影响系数;ψw为修正系数;Zm为最大冻深, 取2.30 m;ψi为修正系数, 1.05;α为系数, -1.79;β为系数, 0.79;Zwo为冻前地下水深, 取3 m;Zwi为冻前地下水位深0 m。

经计算, 设计冻深为1.52 m。

设置防冻层, 防冻层置换深度计算公式如下:

式中:Z′e为混凝土护坡的置换深度, m;ε′为置换比, 查表;Zf为地基土的设计冻深 (表1) 。

《碾压式土石坝规范》SL274-2001中5.8.8中规定:寒冷地区的黏性土坝坡, 当有因冻胀引起护坡变形时, 应设防冻垫层, 其厚度不小于当地冻结深度[2]。根据计算结果, 可采用水撼砂1.8 m, 就能达到抗冻胀的设计要求[5,6,7]。

参考文献

[1]李洪升, 刘晓洲, 石军, 等.排水站冰冻破坏原因分析及抗冰冻设计方案研究[J].冰川冻土, 2006, 28 (1) :140-144.

[2]徐燕鸣, 林晓平, 陈继华.基于双阳河水库上游护坡抗冰冻措施[J].黑龙江水利科技, 2009 (2) :86-87.

[3]徐志昌, 杨永安, 邢红.水电站引水明渠抗冰冻措施的研究[J].黑龙江水专学报, 2001, 28 (2) :22-24.

[4]宋修波, 韩华忠.土石坝护坡病害分析及其防治措施[J].山东水利科技, 1992 (4) :22-24.

[5]罗爱涓, 武进军.博河中下游防洪工程设计方案探讨[J].水利技术监督, 2005, 13 (6) :60-62.

[6]SL211-2006水工建筑物抗冻设计规范[S].北京:中国水利水电出版社, 2002.

[7]SL274-2001碾压式土石坝规范[S].北京:中国水利水电出版社, 2004.

抗冻设计 篇2

白竺村位于荷塘乡西部，距离乡政府26公里。有农户96户，人口460人，党员17名。村党支部在书记颜郁霖的领导下，班子团结，有战斗力。工作中一心一意为民办实事，得到群众的拥护和好评，特别是在这次抗寒救灾活动中，为夺取抗寒救灾的胜利，充分发挥了基层党组织的先锋模范作用。

2007年年底，忙碌了一年的人们正准备过年的时候，一场五十年难遇的冰雪天气却让山乡村民措手不及。给人们的生活带来了极大的不便。路面结冰了，人们出行不方便；电线断了，晚上漆黑一团；通讯电缆损坏了，无法与外界联系。这时候，保证全村人的正常生活就成了村党支部每个人的工作重点。他们分别深入农户家中，了解群众生活情况，特别是困难户、五保户、受灾户有没有粮食吃，有没有棉衣穿，住的地方是否安全，会不会被雪压蹋等。为了把受灾情况及时向党委、政府汇报，颜书记和报帐员天不亮就从白竺出发，步行近十个小时赶到乡政府。当得知由于停电无法碾米造成有的农户快要没米煮饭时，村支部立即组织人员下山买柴油，为群众解决碾米难题。当上面的救灾物资发送下来后，党员带头，和群众一起，步行几十公里，用肩把救灾物资挑上去，及时发放到受灾户、困难户、五保户手中，群众很受

感动。村支部及时应对冰雪灾害，发现问题，立即解决，该村没有出现饿死人、冻死人、压死人现象。

当天气稍有好转时，村党支部立即投入到生产自救工作中。白竺村的供电线路十多公里长，在冰雪灾害中全部被毁坏，为了能尽快恢复供电，书记及时与供电公司联系，要求派出供电技术人员现场指导，并带领全村党员和群众一起吃干在施工现场，通过几天的奋战，栽好了电杆树，25日终于恢复供电。白竺有受灾竹林1万多亩，受灾林木2万多亩，村党支部及时召开群众会议，宣传国家林业政策，抓好林政管理，杜绝乱砍滥伐现象的发生，保护了寒山省级森林公园。另外，村支部想方设法做好春耕备耕工作。通过推广高产栽培技术，种植优良粮食品种和其它经济作物，挽回农民的受灾损失。

大棚不加温 蔬菜也抗冻 篇3

配制热性土 采用鸡粪、热性有机肥料、牛粪等透气性肥料配制成热性土使用，当其腐熟后各取20%，拌干细土60%，这样的营养土吸热和生热性能好，使蔬菜幼苗生长环境好，根系生长数目多而长，吸收功能强，生长的蔬菜健壮，自然抗寒力强。

营养钵育苗 采用黑色塑料营养钵育苗，白天吸热保温护根，当外界气温在0℃以下时，棚内厢面温度在5℃左右时，而营养钵内温度可达8℃～10℃，蔬菜幼苗能缓慢生长，不受冻害。

控施氮肥 苗期适当减少氮肥用量，切不可偏施化学氮肥，以免蔬菜抗寒力差。追肥宜早，以促使蔬菜菜苗老健。低温之前不能施用速效氮肥，宜追施一次磷钾肥，以增强抗寒能力。冬季光照弱，蔬菜吸肥能力差，叶面喷施光合微肥，可防治因根系吸收营养不足造成的缺素症，同时应少用或不用生长类激素，以防生长柔嫩而降低抗寒性。

浅中耕保温 菜地表面板结，白天热气进入耕作层受到限制，贮热就会减少，加之裂缝大而深，土壤团粒结构差，前半夜易散热，后半夜室温低，易造成冷害。如果对棚土进行浅中耕，可起到破板结、补裂缝的作用，既可控制地下水蒸腾带走热量，又可保墒保温，防寒保苗。

生根素灌根 过冬的棚室蔬菜，使用生根素后根系可增加60%左右，根深增加25%左右。根系发达吸收能力强，就不会因缺水、缺素导致菜苗因抗寒性差而冻伤。

灌足水防冻 冬季蔬菜冻害多因缺水所致。水比空气的比热高、散热慢，若土壤含水量适中、耕作层孔隙裂缝细密、根系不悬空，土壤保温性就能提高，根系不会受到冻害。因此，棚菜冬前灌足水，防冻效果好。

补充碳素 棚室中栽培的蔬菜，在太阳出来后1小时就可将夜晚植株呼吸和土壤微生物分解所产生的二氧化碳吸收，而后则处于碳饥饿状态。因此，遇到晴天气温高时可将棚膜打开，放进外界的二氧化碳，以提高蔬菜的抗寒性和产量；气温低时则闭棚，冬季人为地补充二氧化碳，可提高抗寒力，增加产量。

抗冻设计 篇4

中国建筑材料科学研究总院曾组织全国十多家科研院所、大专院校和工程单位，对国家下达的“九五”重点科技攻关项目“重点工程混凝土安全性的研究”课题，自1996年起进行了十个专题、二十余个子题的科技攻关研究。根据攻关研究的结果，于2000年11月，由王媛俐、姚燕主编出版了《重点工程混凝土耐久性的研究与工程应用》一书。在该书第265～272页上刊登了中国水利水电科学研究院和北京十三陵抽水畜能电厂(站)李金玉、王爱勤、王志刚等十二名专家合写的“混凝土抗冻性的定量化设计”一文[1](以下简称该文)，笔者认为，该文在解答一些单位提出的混凝土在室外冻融条件下的使用年限方面有一定的参考价值。因此，笔者在解读该论文的基础上利用该文的数据写成本文，供关心混凝土抗冻性的技术人员参考。

1 当前混凝土抗冻性试验方法和冻融破坏的表征

混凝土抗冻试验分为“慢冻法”和“快冻法”两种。我国原采用苏联推行的慢冻法(ГОСТ1006)，该法是将混凝土抗冻试件置于-15～-20℃的冰水中受冻不少于4h，取出后放在15～20℃的室温下融化4h，作为一个冻融循环，一天24h最多循环三次。经过一定次数的循环以后，试件抗压强度损失不超过25%，且试件表面剥落等造成的重量损失不超过5%时的最大循环次数为该种混凝土的抗冻标号，以D25～D300来表示，以此来评价该种混凝土抗冻性的优劣。但由于慢冻法费时费力，因此，在某些行业已被淘汰。

对抗冻性要求高的混凝土，目前采用的是以美国为代表的快冻法，即美国ASTM C666规定的方法，在-20℃温度下速冻，而在+20℃温度下速融，冻融各一次为一个循环。在良好的速冻速融试验机中，一天可循环超过8次，要求试件的重量损失小于5%，且保留的动弹性模量应≥80%，符合此规定数值时的循环次数即是该种混凝土的抗冻等级，以F50～F1000来表示。

我国GBJ82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》规定，快冻法达到以下三种情况之一，即可停止试验：(1)已达到300次循环;(2)相对动弹性模量下降到60%以下;(3)重量损失率达5%，符合此规定数值的循环次数即是该种混凝土的抗冻等级。陈肇元院士等主编的GB/T50476-2008《混凝土结构耐久性设计规范》中规定，混凝土抗冻耐久性指数DF=0.6×N/300(%)。在该规范的表5.3.3中规定了不同地区、不同设计年限、不同使用环境条件下的混凝土抗冻耐久性指数DF(%)的数值。抗冻性指数为混凝土试件经300次快速冻融循环后混凝土的动弹性模量E1与其初始值E0的比值，DF=E1/E0。如在达到300次循环之前E1已降至初始值的60%或试件重量损失已达到5%，以此时的循环数N计算DF值;对于厚度小于150mm的薄壁混凝土构件，其DF值宜增加5%。

由此可见，由于抗冻试验方法的不同，试验结果评定指标有以下几种：(1)用抗冻标号来评价慢冻法试验的混凝土抗冻性;(2)用抗冻等级来评价快冻法试验的混凝土抗冻性;(3)用抗冻性指数来评价快冻法试验的混凝土抗冻性。

2 混凝土受冻破坏的主要原因

混凝土的冻融破坏、钢筋锈蚀与碱骨料反应破坏是影响混凝土耐久性的三大问题。我国出现冻融破坏的结构主要集中在东北、华北和西北地区。

冻融破坏的机理是：一般认为混凝土拌和水总是多于水泥水化的需水量，多余的水分游离于混凝土中，形成占有一定体积的连通的毛细孔，随着温度的降低，毛细孔中的水结冰时，体积膨胀9%，在毛细孔壁上形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生了拉应力，当水泥石内部的拉应力超过当时混凝土的抗拉强度时，混凝土中即会产生微裂缝而引起破坏。

3 混凝土室内外抗冻性的相关性

中国水利水电科学研院是研究水利设施，尤其是研究混凝土大坝工程的权威单位，该院与北京十三陵抽水蓄能电站(厂)合作，通过混凝土试件的室内快冻试验(类似于ASTM C666)和在北京现场三年的抗冻试验，初步得出了不同种类、不同品种、不同施工条件下混凝土抗冻性的室内外对比关系在1:10～1:15之间，平均为1:12，即室内一次快速冻融循环，相当于自然条件大气中12次的冻融循环。

4 混凝土抗冻性的定量化设计

根据建筑物的设计使用年限，可对混凝土试验室内的抗冻性提出抗冻等级要求，目的在于对混凝土抗冻性进行定量化设计。文献[1]提出的混凝土抗冻性定量化设计的程序如图1。

注：F50、F100等是指快速冻融试验得出的次数，称为抗冻等级。

为了建立适合我国混凝土建筑物抗冻安全性的标准，中国水利水电科学研究院曾委托中央气象站对我国四个有代表性的地区，即北京(华北)、长春(东北)、西宁(西北)、宜昌(中南)进行了五十年来最低气温、不同年份最高最低气温之差和不同年份负温的天数及可能产生的冻融循环数进行了统计分析，其结果汇总于表1。

该文根据混凝土的安全运行寿命来设计混凝土的抗冻等级，其初步建议见表2。

注：冻融循环数根据负温天数、有阳光照射的百分率、日温差变化情况及混凝土产生冻融循环的温度条件来确定;华东地区的年均冻融次数应在18～84次之间，而华南地区应属基本无冻区。

笔者认为，也可根据混凝土试验室快冻试验已得到的抗冻等级来计算该种混凝土在大气中的安全运行年限。

式中，y—安全运行年限;

F—试验室快冻试验得出的混凝土抗冻等级;

N—室内快冻循环一次相当于室外自然条件下的冻融次数(本文定为12);

N'—当地年平均冻融循环次数。

例如：某公司开发的一种混凝土，委托某行业检测单位经试验室快冻试验得到的抗冻等级为F300，按式计算得出：在华北寒冷地区，可安全运行的年限为43年，若要满足安全运行50年的设计要求，就必须提高抗冻等级至F350;但是如果要求在夏热冬冷的中南地区的混凝土设计安全使用50年，则混凝土抗冻等级只要达到F75就能满足设计要求。

5 结语

中国水利水电科学研究院李金玉教授等人提出了混凝土抗冻性定量化设计方法，尽管还不完善，至今也未曾得到业内专家的普遍认可，但笔者认为，该项工作为行业科技工作者深入研究解决工程中混凝土抗冻性安全运行设计的现实问题指出了工作方向。

参考文献

[1]王媛俐,姚燕.重点工程混凝土耐久性的研究与工程应用[M].北京:中国建材工业出版社,2001.

[2]GBJ82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法》[S].

同志抗冻救灾先进事迹材料 篇5

2008年1月,我县遭遇历史罕见的低温、凝冻恶劣天气，由于持续时间长，凝冻程度大，影响范围广，对我县经济尤其是农业生产造成了严重影响。在县委、县政府的统一部署下，县农业局认真贯彻落实中央及省、地关于抗击雪凝灾害的各项要求和部署，反应快捷、行动迅速，积极带领全局广大干部职工开展农业抗冻救灾的各项工作。在抗冻救灾工作中，局党组成员、副局长***同志不畏艰险，发扬连续作战的作风，始终战斗在第一线，冲锋在最前面，把开展抗灾救灾工作作为最紧迫的任务，以实际行动诠释了一名农业工作者对党和人民的赤胆忠心，为全县农业工作树立了榜样, 为夺取农业重建工作的胜利做出了积极的贡献。

深入基层排查灾情

灾情发生后，为了及时、准确的了解灾情，掌握灾情，***同志与局技术人员一道，迅速奔赴全县各乡镇展开了农业灾情排查工作，指导各乡镇农技站加强对农作物的田间管理，力求通过田间管理把损失减少到最低限度。到乡镇后,他直接深入到农户家中,田间地头，了解灾情，查看灾情。特别是凝冻最为严重的时候，全县的公路实行“封路”管理，禁止车辆上路行驶，为了向县政府和地区农业局“一日一报”报送灾情，他均是步行到有关示范点上去的。1月28日，当他出现在县办杂交油菜示范点上时，一群众曾这样问他：“*局长，路都封了，车子不准开，我们赶场都不得去，你是怎么来的？不会是飞来的吧”，在听到随行技术人员说他们是走路来的时候，群众们不由

得肃然起敬：“这么远，还走路来看我们的油菜，真是好干部，这样的干部我们热火（喜欢）”。通过这些工作，他根据油菜、小麦、洋芋、蔬菜等作物类别，按损失、影响生活程度等因素进行分类，及时向县委、政府及地区农业局反映了农作物的灾情情况，为县委、政府及县农业局制定农业救灾方案、开展灾后农业重建工作提供了准确的依据。

采取措施全力以赴

在准确地掌握了冰冻灾害的第一手资料后，***同志进行了全面的分析，连夜加班赶出长达十多页的灾情调查报告，根据地区农业局的指导意见，结合各乡镇实际，提出了一套完整的农业抗冻救灾及灾后重建的工作方案。该方案经局党组讨论并报县政府研究，被批准实施。于是**同志又马不停蹄地奔赴田间地头，展开了抗冻救灾及灾后农业重建工作。他在与乡镇、村取得联系后，利用农民夜校、村民活动中心等载体举办培训班，进村入户指导传授农作物防冻技术，借助科技的力量进行救灾。1月23日，当接到**乡蔬菜生产基地蔬菜大棚里的秧苗开始出现被冻死的灾情后，**同志立刻与县果蔬站的技术人员赶到基地上。看着菜农们无可奈何的眼神和被冰冻包裹而逐渐枯萎的菜苗，他的眼眶湿润了,带着县果蔬站的立即展开了工作，采取在大棚上覆盖草帘、棚内升温等应急措施，防止灾情继续恶化，然后再进一步采取技术措施增强秧苗的抵抗力。这样，基地上的菜苗终于安全地渡过了凝冻危险期，菜农的损失得到了减少。即使是这样，全县的早熟蔬菜上市的时间仍然会被推迟，4—5 月的蔬菜市场将面临

短缺。***看在眼里，落实在行动上，从农历正月初三至初八，他在**乡的曾家坝、**镇的向阳等村蹲点，抓了速生蔬菜示范点，通过他的努力，全县种植了2万多亩速生蔬菜，从而保证了市场供应。

身先事卒抗冻救灾

在农业生产抗冻救灾第一线，群众最熟悉的、最希望看到的就是农技干部的身影，很多群众都说只要一见到他们的身影心里就感到踏实、温暖。这种心理感受最强烈的要数**乡观音滩的蔬菜种植大户杨荣波，大棚里的菜苗因持续低温的侵袭正慢慢地萎蔫，十多亩的空土空田正等着这些菜苗，面临此境，他无计可施，家庭面临着重大经济损失。是***同志带着技术人员冒着寒冷帮助他清理了冰雪，盖上了草帘，安装了加温设备。杨荣波还没有来得及感谢一声，他却又带着人急匆匆地赶往别处救灾去了。在这场抗冻救灾中，他时时心系农户，处处身先事卒。排查灾情、慰问群众、蹲点指导、调运物资、规划生产示范点等成了他每天工作的主要内容。2月5日，快过春节了，他还在**乡牛角村马铃薯示范基地上指导生产。春节刚过，基地上又出现了他那匆忙的身影。在调运分配救灾物资时，为不误农时，他不顾家人劝说，毅然抛开春节期间走亲访友等琐事，亲自运送种子等物资，在播种的关键时刻把种子分送到农民手中。为开好全县春耕生产现场会，他从2月22日到3月25日就没有回过家，一直在**、**、**等乡镇办玉米育苗、水稻旱育浅植、旱地宽厢宽带栽培等示范点，他白天到田间地头作技术指导，晚上和乡镇干部一起去开群众会，在这段时间里，有几个年龄较大的村干部说：“*局长，在你的身上我们

又看到了六七十年代干部的工作作风了，干脆你调到我们乡来工作，专管农业得了”。家人曾多次打电话来说家里有事，他都有未能回家，为此，亲朋好友不理解的话没少说，但是他顾不上解释，顶着疲惫的身躯，依然无怨无悔地坚守在农业生产抗冻救灾第一线，奔波在各生产示范点之间。

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究 篇6

关键词：钢纤维；混凝土；抗冻性能；冻融循环

中图分类号：TU528.572

文献标志码：A

文章编号：1674-4764（2012）04-0080-05

Experimental Analysis on the Frost Resistance of Steel Fiber Reinforced Concrete

NIU Ditao, JIANG Lei, BAI Min

（School of Civil Engineering, Xian University of Architecture and Technology, Xian 710055, P.R. China）

Abstract:The frost resistance of steel-fiber reinforced concrete (SFRC) was studied based on the fast freeze-thaw tests in water and in a 3.5% sodium chloride solution, with different mass fraction of steel fiber in concrete at 0%, 0.5%, 1.0%, 1.5% and 2.0%, respectively. The effects of the number of freeze-thaw cycles and the volume fraction of steel fiber on the mass lose rate, the splitting strength loss rate and the dynamic modulus of elasticity of SFRC were analyzed. The reinforcement mechanism of the steel fiber under the action of freeze and thaw was also discussed. Moreover, mercury intrusion method and SEM analysis were carried out to study the pore size distribution features and the performance of microstructure on the impact of frost resistance of SFRC. The results show that adding an appropriate amount of steel fiber into concrete can reduce the pore porosity and improve the compactness of concrete. Furthermore, the presence of steel fiber proves to shrink the porosity and improve evidently the frost resistance of concrete. It is also shown that the steel fiber content has a great influence on the frost-resisting property of SFRC. The best performance of SFRC can be achieved when the volume fraction of steel fiber is 1.5%.

Key words:steel fiber; concrete; frost resistance; freeze-thaw cycle

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钢纤维混凝土是近年来发展起来的一种性能优良的复合材料。随着钢纤维混凝土在工程中的广泛应用，其耐久性问题将会是十分重要而迫切需要解决的问题。许多学者对钢纤维混凝土做了大量试验研究，然而多集中于力学性能方面［1-4］，钢纤维对混凝土耐久性影响则研究较少。对于寒冷地区的建筑物而言，冻融作用是导致其结构性能损伤的主要原因［5-7］。冻融循环加剧了混凝土内部初始裂纹扩展并且诱发新裂纹出现和发展，这是混凝土冻融劣化破坏的本质。但是，钢纤维的掺入有效限制了混凝土内部裂纹的形成与扩展，提高了混凝土的抗裂能力。因此，冻害地区钢纤维混凝土耐久性能引起了众多学者的广泛关注。谢晓鹏等［8］和康晶［9］研究表明，钢纤维的掺入延缓了混凝土内部裂纹的形成与扩展，增强了混凝土基体的抗冻性能。Yang等［10］认为钢纤维的掺入降低了混凝土的抗盐冻剥蚀性能，特别是引气混凝土的抗盐冻剥蚀性能。目前，钢纤维混凝土抗冻性能研究的重点主要集中在宏观层面，较少从微观层面对其性能退化规律进行研究，且对盐溶液环境下钢纤维混凝土抗冻性能研究也较少。

本文针对不同掺量的钢纤维混凝土，通过快速冻融试验，从宏观上研究了不同冻融循环次数下钢纤维混凝土质量损失、相对动弹模量变化和劈裂强度损失，并通过压汞和扫描电镜试验微观分析了冻融循环前后混凝土内部微结构变化，分析了钢纤维对混凝土增强作用原理和钢纤维混凝土冻融破坏机理，旨在为冻融环境下钢纤维混凝土耐久性设计提供基础资料。

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1 试验概况

1.1 原材料和配合比

试验中所采用的水泥为陕西秦岭水泥股份有限公司生产的秦岭牌P.O42.5R普通硅酸盐水泥。

细集料采用普通河砂，细度模数2.69，表观密度2.63 g/cm3。粗集料采用5～16 mm混合级配碎石。钢纤维采用波浪形剪切钢纤维，长度为30 mm，长径比为60，截面形状为矩形。减水剂采用高效减水剂，黄褐色、粉末状。

本次试验中，试验用混凝土的水胶比为0.45，钢纤维体积率分别为0%、0.5%、1.0%、1.5%和20%。试验用各种混凝土的配合比见表1。其中编号PC表示钢纤维掺量为零的基准混凝土，SFC表示掺有钢纤维的混凝土，“-”后面的数字表示钢纤维体积率。

1.2 试验方案

钢纤维混凝土水冻试验依据《钢纤维混凝土试验方法》中的快冻法进行，盐冻试验参考《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行。试件标养24 d后，分别在水中和氯化钠溶液中浸泡4 d，在第28 d时进行快速冻融试验。氯化钠溶液采用3.5%的浓度，与海水中盐的浓度一致［11-12］。每冻融循环25次，测试试件劈裂强度、相对动弹模量、重量损失情况。

试验中，相对动弹模量和质量损失测量采用100 mm×100 mm×400 mm棱柱体，共制备10组30个试件；劈裂强度测量采用100 mm×100 mm×100 mm立方体，共制备85组共255个试件。

2 试验结果与分析

2.1 质量损失率

图1为钢纤维混凝土冻融循环后的质量损失。由图1（a）可见，PC在冻融循环作用下，质量损失明显，在未到300次凍融循环时质量损失超过5%，达到破坏。钢纤维的掺入对混凝土质量损失率有明显的抑制作用，经过300次冻融循环，SFC-1.5质量损失率只有2.28%，约为普通混凝土的一半。

但是，从图1（b）可以看出盐冻循环下的试件质量损失率明显增大，冻融循环100次后，PC的质量损失达4.2%，接近破坏，SFC-1.5为2.5%；与此相对应的水中，PC和 SFC-1.5的质量损失仅为21%和1.3%，明显小于盐冻循环。由于盐冻破坏的特殊性和严酷性［13-14］，加速了表层混凝土的解体和剥离现象，混凝土中杂乱分布的钢纤维对表层浆体拉接作用有限，因此，钢纤维混凝土在遭受盐冻破坏时，冻融剥落程度加重。

2.2 相对动弹性模量的变化

图2为钢纤维混凝土冻融循环后的相对动弹模量损失。由图可以看出，在300次冻融循环后，PC和SFC-1.5的相对动弹模量损失分别为35.2%和24.3%，PC接近破坏，而SFC-1.5冻融损伤得到明显抑制。但是当钢纤维掺量达到2.0%时，钢纤维对混凝土的增强作用降低，对抗冻性能影响不明显。总体来看，掺入钢纤维后，抑制了混凝土内部微裂缝或缺陷的不断产生，延缓了相对动弹模量的下降。

图2 钢纤维混凝土在水中冻融时的相对动弹模量损失

2.3 劈裂强度损失

图3为钢纤维混凝土冻融循环后的劈裂强度损失。从图3（a）可以看出，钢纤维的掺入提高了混凝土的劈裂强度，纤维掺量为1.5%时，劈裂强度最高，约为基准混凝土的2倍。同时，钢纤维还降低了冻融后混凝土劈裂强度下降速率。其中，PC在冻融150次时，劈裂强度降低40%，在冻融200次时，达到破坏；SFC-1.5在冻融250次时，劈裂强度降低40%，明显优于基准混凝土。从图3（b）可以看出，盐冻循环100次，PC和SFC-1.5劈裂强度分别降低34%和22%；与此相对应的水冻循环中，PC和SFC-1.5分别降低23%和9%，说明盐冻破坏削弱了钢纤维的阻裂增韧作用，加快了混凝土内部损伤，造成劈裂强度快速降低。

图3 钢纤维混凝土在溶液中冻融时的劈裂强度损失

3 微观机理分析

3.1 孔结构分析

表2和表3为标准养护28 d后，压汞法测试的钢纤维混凝土孔体积和孔径分布情况。由表2可以看出，合理掺量的钢纤维减小了混凝土孔隙率，纤维掺量在0%～1.5%范围内增加时，混凝土总孔隙率、总孔体积和总孔面积分别减少3213%、2854%和42.78%，混凝土平均孔径和最可几孔径均有下降。但是，纤维掺量达到2.0%时，钢纤维混凝土孔隙结构参数均有增大现象，孔结构表现出明显劣化。由表3可以看出，纤维掺量从在0%～15%范围内增加时，孔径为d＜20 nm、20 nm≤d＜50 nm的孔所占比例增大；孔径为50 nm≤d＜200 nm、d≥200 nm的孔所占比例减少。说明混凝土无害和少害孔增多，有害和多害孔减少，孔结构得到改善，有利于提高混凝土的抗冻性能。

3.2 扫描电镜分析

图4和图5是PC和SFC-1.5冻融前后SEM图片，可以看出，冻融前二者的各水化产物互相胶结形成连续相，整体结构均匀密实，没有微裂缝产生；50次盐冻循环后，二者均出现微裂缝，但是SFC-1.5中微裂缝数量明显少于PC；100次盐融循环后，PC中微裂缝扩展加深，并且大部分相互贯通，结构出现明显疏松，而SFC-1.5中裂缝数量和贯通程度均小于PC，没有出现组织疏松。可以看出，钢纤维限制了裂缝的发展与贯通，提高了混凝土的抗冻性能。

在冻融循环过程中，混凝土毛细孔壁同时承受膨胀压力和渗透压力［15-16］，当这两种压力所产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土开裂，产生微裂缝。钢纤维的弹性模量与强度高于混凝土［17］，而且具有较大变形能力，可以发挥增韧、阻裂作用，从而减小引发裂缝与促进裂缝开展的冻融破坏力。随着钢纤维掺量增加，混凝土中钢纤维-水泥基体界面数量增多，这些界面是钢纤维混凝土中的薄弱区域。通过SEM观察发现，钢纤维-水泥基体界面存在有片状结构的Ca(OH)2（图6）和簇状结构的钙矾石晶体（AFt）（图7）。钙矾石晶体主要存在于微小孔隙中和集料表面，说明钢纤维混凝土界面区存在较大孔隙率和较为疏松的网络结构，从而成为冻融过程中微裂缝产生和发展的敏感区域。冻融循环作用下，在界面过渡区产生的裂缝呈现增多、增宽的趋势（图8）。所以钢纤维掺量较大的SFC-2.0抗冻能力反而降低。

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4 结论

1）在冻融环境中，钢纤维混凝土的质量损失率和相对动弹模量损失率明显降低，抗冻性能得到提高。而且，钢纤维的掺入不仅提高了混凝土的劈裂强度，同时还延缓了冻融损伤后混凝土劈裂强度的降低速率。

2）钢纤维对遭受盐冻破坏的混凝土表面剥蚀改善作用有限，并且盐冻破坏加快了钢纤维混凝土内部损伤，盐冻循环次数明显低于水冻循环次数。

3）钢纤维掺量对混凝土抗冻性能影响显著，随着掺量的增加，混凝土抗冻性能增强。当掺量为1.5%时，钢纤维的增强效果最好；但是当掺量增大到2.0%时，混凝土抗冻性能降低。

4）孔结构和扫描电镜分析表明，适量钢纤维掺入后，混凝土内部孔结构改性良好，微裂缝发展速度缓慢，钢纤维阻裂、增强作用明显。

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（編辑 罗 敏）

核桃抗冻保墒措施 篇7

1 冻害前灌水保墒

温度异常会使经济林作物产生伤害, 生长季节温度过低且剧变, 对经济林作物的损害更大。冷空气入侵, 温度急剧降至0~10℃, 在1~2 d内即可看见伤痕, 为直接伤害;在1周左右才出现组织萎蔫, 甚至脱水为间接伤害。原因是低温造成经济林作物核桃生物代谢紊乱、膜性改变和根系吸收能力降低, 形成生理干旱。核桃休眠期能耐-20℃的低温, 部分品种能耐-30℃低温。但春季萌芽后耐寒能力低, 如温度降到-40~-20℃可使新梢受冻, 花期和幼果期温度降到-20~-10℃时, 则受冻减产。在冻害发生前核桃须进行灌水保墒以获得丰产[1,2]。

早春灌:幼苗期水分不足时, 生长几乎停止。北方地区这个时期正值春旱季节, 核桃萌动前后, 要完成芽的萌动、展叶、开花、新梢抽长等复杂过程, 抓好萌动前的早春灌, 对促进前期生长极为有利。

盛夏灌:核桃生长发育需要大量的水分, 尤其是果实发育期要有充足的水分供应。结果期如果在过旱的条件下, 会出现树势生长变弱, 叶片变小, 果实变小, 甚至引起大量落花落果或叶片凋萎, 从而减少营养物质的制造和积累, 这种情况称为“生理干旱”, 必须及时浇水纠正。北方地区在立夏后易出现高温干旱天气, 叶片会出现萎蔫, 阻碍正常的蒸腾作用和光合作用, 尤其是定植树后1~2年的树根系比较浅, 抗旱性差, 此时更需要灌水。

秋收控:秋季雨水频繁, 常引起外果皮早裂, 核壳内种皮变棕褐色、发霉, 影响核桃品质。核桃在排水不良、土壤长期积水的情况下, 特别是受到污染时, 就会产生缺氧, 造成根系腐烂, 甚至整株根系窒息死亡。此时必须注意控水排水。

冬前灌:越冬前灌封冻水是北方果园一项重要的防寒技术。在土壤结冻前充分灌水, 结合秋翻地施入基肥, 可促进根系吸收, 增加贮藏养分积累。有条件的还可以喷洒专用防冻保水剂、抑制蒸腾剂等, 都可以收到较好的效果。

2 冻害后减灾措施

为防止冻害加重和腐烂病的大发生, 冻害发生后应立即进行树干涂白, 树体涂白可杀死一些虫卵、病菌, 同时可防止日灼及牲畜和老鼠危害树体。一旦发现腐烂病, 应及时进行防治。同时, 对受冻害树进行适度修剪, 剪除冻害严重的枝干和枯枝。土壤解冻后及时施肥浇水, 以促进生长, 增强树势。对幼龄园, 应及时进行补植[3]。

加强树体保护, 改善环境条件。在树体越冬前采用保护树体、改善园内条件等技术, 可以避免寒害发生或减轻寒害程度[4]。对新定植幼树可涂白、树干缠地膜, 对30 cm以下小苗可封土堆等。根颈进入休眠最晚, 而解除休眠又较早, 常因地表温度剧烈变化而产生冻害, 可采取根颈培土减小温差, 提高根颈的越冬能力。

3 推广抗冻害品种

随着人们生活水平的提高和对核桃营养保健作用认识的深入, 核桃的需求量在不断地增加, 核桃价格逐年上涨。我国目前主产区的核桃树以实生树以主, 所产核桃坚果品质不高, 优劣混杂, 在国际市场已被美国的优质核桃所替代。目前, 优质良种核桃因良种接穗和嫁接苗数量不足而发展缓慢, 优质高档核桃在未来很长一段时间内供不应求的局面亟需改变。“8518”核桃是1985年由山东沂蒙山区核桃芽变中精心选育而成的核桃新品种, 1992年10月由国家科学委员会华北林科所鉴定, 在国内同类产品中居领先水平。“8518”核桃抗自然灾害性强, 耐旱、耐涝、耐瘠薄、抗风、抗冰雹、抗冻。核桃坚果外长有较厚的青皮, 被冰雹击伤后, 对坚果影响不大, 不会降低核桃的商品价值。花期和坐果期如若遭遇“倒春寒”, “8518”核桃能抵御-5℃的寒流, 即使遇到低于-5℃的寒流也能正常结果, 不会因此而绝产。“8518”核桃坚果耐贮藏, 常温下可存放1年不变质。此外, 该品种坚果食用方便, 取整仁容易, 双手一捏即破。目前我国出产的“8518”核桃大部分出口到日本、韩国, 售价40元/k左右, 市场效益可观, 产品供不应求。因此, 发展“8518”核桃市场前景广阔。

摘要：总结了核桃的抗冻保墒措施, 包括冻害前灌水保墒、冻害后减灾措施以及推广抗冻害品种3个方面内容, 以为减轻核桃冰冻灾害影响提供参考。

关键词：核桃,抗冻,保墒

参考文献

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秋冬栽植苗木抗冻防寒技术 篇8

1) 根系冻害。因根系无自然休眠, 抗冻能力较差。靠近地表的根易遭冻害, 尤其是在冬季少雪、干旱的沙土之地, 更易受冻。根系受冻, 往往不易及时发现。如春天已见树枝发芽, 但过一段时间, 出现突然死亡, 大多是因根系受冻造成。因此冬春季节要做好根系越冬保护工作。

2) 根颈冻害。由于根颈停止生长最晚而开始活动较早, 抗寒力差。同时接近地表, 温度变化大, 所以根颈易受低温和较大变温的伤害, 使皮层受冻 (一面或呈环状变褐而后干枯或腐烂) 。

3) 主干。主干冻害, 一是向阳面 (尤其是西南面) 的冬季日灼。由于在初冬和早春, 温差大, 皮部组织随日晒温度增高而活动, 夜间温度骤降而受冻。二是冻裂 (又称纵裂、裂干) 。由于初冬气温骤降, 皮层组织迅速冷缩, 木质部产生应力而将树皮撑开;细胞间隙结冰, 也可造成裂缝。

4) 枝杈冻害, 主要发生在分杈处向内的一面。表现皮层变色, 坏死凹陷, 或顺主干垂直下裂, 有的因导管破裂春季发生流胶。原因是由于分杈处年轮窄, 导管不发达, 供养不良, 营养积存少, 抗寒能力差之故。同时, 分杈处易积雪, 化雪后浸润树皮使组织柔软, 气温突降即会受害。常用主干包草, 树杈挂草等法防寒。但在城市不宜使用。

2 秋冬定植苗木防寒技术

1) 定根水浇足浇透。栽植后立即灌一次透水, 保证树根与土壤紧密结合, 促进根系发育, 连续灌2~3次水, 灌水后及时用细土封树盘。

2) 浇冻水。在灌足定根水的同时, 若土壤封冻前土壤干旱, 还应再浇一次透水。灌冻水的时间不宜过早, 否则会影响抗寒力。一般以“日化夜冻”期间灌水为宜, 这样到了封冻以后, 树根周围就会形成冻土层, 以维持根部温度保持相对稳定, 不会因外界温度骤然变化而使植物受害。

3) 回填土填实。栽植时土壤要分层捣实, 灌水后土下沉时应及时填平。冬季施工更应注意将种植冻土整碎整细, 并挑拣出大的冻块, 避免冻土回填造成空隙而使根系受风。

4) 栽植深度要合理。栽植深度一般要与原土痕平齐, 或稍浅但不宜深, 以免过深使苗木窒息而死亡, 并避免积水。

5) 及时处理修剪伤口。不论根系还是枝条, 修剪后都要及时涂抹伤口愈合剂/膏, 促进伤口愈合, 防止水分散失造成枯枝及根系腐烂。

6) 合理安排栽植与进苗进度。要做到苗木随到、随栽, 苗木进场要安排合理, 当天到场苗木当天栽完, 不积压苗, 不过夜。

3 栽植后防寒措施

1) 树干支撑要及时, 秋冬季风多且大, 因而栽植后要及时支撑。确保大树稳固, 以防大风把树吹倒吹歪。

2) 树盘覆盖。北方的树种特别是带冻土栽植的苗木, 为避免冻土回填时有可能造成空隙而使土球受风, 移植后基部需要草炭土或树叶、秸秆或地膜覆盖, 可减少地表蒸发, 保持土壤湿润, 防止土温变幅过大, 提高树木移植成活率。早春土壤开始解冻时, 再及时把保温材料撤除, 以利于土壤解冻, 提高地温促进根系生长。

3) 根颈培土。冻水灌完后结合封堰, 在树木根颈部培起直径80~100cm, 高40~50cm的土堆, 防止低温冻伤根颈和树根。同时也能减少土壤水分的蒸发。

4) 覆土。在土地封冻以前, 可将枝干柔软, 树身不高的乔灌木压倒固定, 覆细土40至50cm, 轻轻拍实。此法不仅可防冻, 还能保持枝干湿度, 防止枯梢。耐寒性差的树苗、藤本植物多用此法防寒。

5) 架风障。风障材料可用秫秸秆、塑料彩条布等, 常用杉木、竹杆等支牢或钉以木桩绑住, 以防大风吹倒。风障应设在苗圃西北两侧, 风障高度要超过树高, 防寒的有效距离一般为风障高度的10倍, 在设风障防寒的同时, 还可结合涂白、地面覆盖等综合措施, 提高防寒效果。

6) 树干涂白:用石灰加石硫合剂对枝干涂白, 可以减小向阳面皮部因昼夜温差过大而受到的伤害, 同时还可以杀死一些越冬的病虫害。配比:石硫合剂晶体0.5kg、生石灰5kg、食盐0.5kg (有助于石灰渗入树皮, 保持水分, 防止石灰龟裂剥落) 、水20kg。配制方法:先于塑料桶中注入固定量的水, 然后按照比例依次放入石硫合剂晶体和生石灰及其他辅助成分, 充分搅拌, 即可使用。涂干时间与用量:11月中下旬开始。需要进行涂白的苗木, 从树体根部至主干1.2cm处涂刷, 均匀涂抹, 胸径10cm苗木每株0.4kg左右涂白。需做裹干防寒的树种不再进行涂白工作。

7) 培月牙形土堆。对不便弯压埋土防寒的植株, 可于土壤封冻前, 在树干北面, 培一向南弯曲, 高30至40cm的月牙形土堆。早春可挡风, 反射和累积热量使穴土提早化冻, 根系能提早吸水和生长, 因而可避免冻旱的发生

8) 裹干。对于耐寒性较差、和一些生长较弱的树种, 尤其新栽植苗木, 冬季需做防寒保护。用无纺布、珍珠棉、毡布缠绕树干后再缠一层塑料薄膜, 可以起到较好的防风防冻作用。裹干基部一般会再堆少许土避免裹干材料被风吹起。常用的树干缠裹草绳或草片的方法因为其防寒效果一般且会影响对蛀干害虫的发现及防治, 不建议采用。北方地区需要冬季做防寒的常规树种有:青桐、法桐、合欢、红枫、樱桃、紫薇、玉兰、广玉兰、樱花、石榴、南栾等。

9) 防冻打雪。在下大雪期间或之后, 应把树枝上的积雪及时打掉, 以免雪压过久过重, 使树枝弯垂, 难以恢复原状, 甚至折断或劈裂。尤其是枝叶茂密的常绿树, 更应及时组织人员, 持竿打雪, 防雪压折树枝。对已结冰的枝, 不能敲打, 可任其不动;如结冰过重, 可用竿支撑树干。

10) 树基堆雪。树基积雪在树的基部积雪可以起到保持一定低温, 免除过冷大风侵袭, 在早春可增湿保墒, 降低土温, 防止芽的过早萌动而受倒春寒危害等作用。在寒冷干旱地区, 尤有必要。

11) 提前了解天气情况, 做好防范:经常收听、收看天气预报, 提前做好冻害、霜雪害、风害防护预防措施。如检查防寒材料是否松动、支撑是否牢固、风障是否破损等。

参考文献

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绿色环保型植物抗冻剂 篇9

植物冻害是指植物在冰点以下受到低温协迫, 引起植物体内结冰, 使植物体受到伤害或发生死亡的现象。植物体内结冰可发生在细胞间隙及细胞内。经过锻炼的越冬植物, 体内结冰一般发生在细胞间隙。由于间隙的水或水蒸汽凝结成冰, 造成细胞少量失水, 这时不一定引起植物死亡。当植物细胞外结冰严重、细胞大量失水时, 就可造成植物冻害或死亡。如果遇到寒流, 温度骤然下降, 或下降得很低 (-35℃至-40℃) , 细胞间隙结冰, 细胞原生质内也结冰, 原生质受到冰晶体机械破坏, 这时植物必然死亡。

针对植物受到强冻害后生理机能衰弱等特点, 我国自主研发了新型植物抗冻剂。它内含丰富的植物生长调节剂、微量元素及18种氨基酸等常用成分, 又特别复配属最新科研成果的强效成分, 植物叶面喷施该产品后, 5min内就被吸收, 并迅速渗透到植物的细胞内, 修复冻害部位, 补充能量, 改善细胞结构, 促进细胞加快分裂, 迅速生发新根、新芽、新枝, 诱导植物抗冻基因充分表达, 增强细胞活力、细胞热力储存量与原生质流动性, 从分子水平上增强植物的抗寒能力, 降低冰点8-10℃以上。同时, 该产品内含独特成膜剂, 使植物表面形成一层物理保护膜, 保护植物免受冻害, 是目前最理想的植物防冻制剂。

浅析渠道砼衬砌抗冻胀措施 篇10

渠道的防渗衬砌是起到防渗、降低水量损耗、保护岸坡稳定、提高用水效益的作用, 是有效的节水工程措施。但是, 在我国一些季节性冻土地区, 各种防渗衬砌渠道, 尤其是刚性衬砌渠道, 由于冻胀破坏产生的渠道变形、开裂和滑塌现象, 严重影响了工程的正常运行和效益的充分发挥, 大大降低了渠道的使用寿命。因此, 从渠道的冻胀原因入手, 寻求合理的抗冻胀措施, 对提高渠道使用寿命有着十分重要的意义。

1 造成渠道砼衬砌冻胀破坏的原因

渠道冻胀破坏是由于渠基土受冻体积膨胀顶托衬砌板, 从而使衬砌板也承受不均匀冻胀变形的作用, 当衬砌体内弯曲应力或剪应力超过一定范围时, 便产生衬砌体的冻胀、裂缝鼓起、错位等形式的破坏。根据施工现场看, 造成渠基土受冻引发衬砌不均匀冻胀破坏的原因主要有以下几点。

1.1 土质

在一定负气温条件下, 当土质中的水发生水分迁移和分凝冰层时会导致土质冻结, 进而造成砼衬砌冻胀破坏。而不同的土质冻结过程中, 土质的水分迁移量不同, 即土的冻胀敏感性不同。根据资料说明, 土的冻胀敏感性决定于土颗粒的分散性、矿物成分等。一般随着颗粒粒径减少和分散性增大, 其冻胀性也增大。粒径<0.01mm~0.05mm时就会发生冻胀, 粒径为0.05mm~0.002mm时, 具有最大的冻胀性, 当粒径<0.002mm时, 冻胀性相应减弱。在自然条件下, 不同土壤的冻胀量顺序如下:粉质粘土>壤土>砂壤土>重粘土>砂土>砂砾。

1.2 含水率

从材料来说, 渠道衬砌的材料具有一定的孔隙, 其内部所含有一定的水分, 在低温下结成冰, 体积会发生膨胀, 当这种作用引起的应力超过材料强度时, 就会使衬砌体表面产生一定数量的小裂缝。再经过数次的周期性冻融循环, 衬砌裂缝的扩展增强了渗漏, 加快了基土的冻胀及衬砌的冻胀破坏。因此, 渠基土的含水率是渠道砼衬砌冻害的决定性因素。渠基土含水率大, 冻胀量就大;含水率小, 冻胀量就小。同时, 地下水位的埋深也对渠道的冻胀有重要的影响。有些渠道沿线的地下水位很高, 在土壤冻结过程中, 地下水将通过毛细管作用不断移向冻锋面, 造成强烈冻胀。根据试验, 冻土层距地下水位愈近, 冻胀强度愈大。

1.3 温度

介质温度愈低, 土中水分相变成冰愈多, 冻胀愈强。低温时渠道输水使大量水分渗入土体, 使砌体下土体水分增大。冷空气的侵袭, 使土体水分迁移引起分凝冰层产生, 导致土体冻胀和融弱层的出现及冷锋面的变化, 破坏土体原结构。长期的低温, 使土体表层与深层冷暖面温差越来越大, 冻结缘不断将未冻区域水分迁移到冰凝层, 使冻结缘越来越厚, 在地下水位较高地域更严重。

1.4 防渗材料和结构形式

渠道主要采用的防渗材料为混凝土等刚性材料, 因不能适应不均匀的冻胀变形易冻胀破坏;土料类防渗材料因耐冻性能差易冻坏。同时防渗层多为薄板形式, 重量轻, 对冻胀敏减。加之以往多采用梯形防渗渠道断面形式, 造成了渠基冻胀变形的不均匀性, 故冻害较严重。

2 渠道衬砌的抗冻胀防护措施

2.1 沙砾垫层置换基土

沙砾垫层置换基土技术是指用风积砂、砂砾石等弱冻胀性土, 置换渠基原有土壤, 降低冻胀量的方法。其换填厚度根据土壤类别、地下水位埋深确定, 可按下式计算:

式中:Zn为换基厚度, m;

ε为换填比, 见表4;

δ0为防渗层厚度, m;

Zd为换基部位的设计冻深, m。

在工程中, 为了避免粗砂换填设反滤层不经济、难施工和水流挟带泥沙易进入换填层影响质量的缺陷, 可采取纤维砂袋换填的新方法。砂袋可起到隔离、排水和反滤3种作用, 施工中易于搬运铺设, 对外力的破坏有一定的适应能力, 导水性弱, 可较好地阻止冻结期基土中水分向换填层中转移, 整体性强, 能增强边坡的稳定性。

2.2 提高填方渠道质量

施工过程中, 按照土石坝碾压施工要求, 用压实或强夯分层碾压, 提高基土密实度。要求干密度达到1 650kg/m3, 使强冻胀土变成无冻胀土壤, 从而达到防治冻胀的目的保证填筑标准。由于提高了填方的密实度, 减少了土壤的空隙, 提高了不透水性, 减少了渗漏和基土的含水量, 有助于防止基土冻胀。

2.3 控制渠基土含水率

一是采用排水法。在渠床冻层下设置纵、横向暗管排水系统 (排水管可采用带级配的反滤砂石料也可用波纹塑料管或土工织物等新材料) 降低地下水位和基土含水量, 把渠床冻结层中的重力水或渠道旁渗水排出渠外。当深层地下水埋深大于工程设计冻深时, 可在渠底每隔10m~20m设一盲井, 使冻结层有排水路时, 同时可在工程设计冻深底部设置纵、横向暗排水系统, 把冻结层水或渠道旁渗水排出渠外;二是在渠道防渗层的顶部设置水平封顶层。为了延长渗径和防止外界水渗入渠基, 在防渗层的顶部应设置水平封顶板。封顶板的宽度一般为15cm~30cm。当防渗层下有砂石换填层时, 封顶板的宽度应大于二者宽度之和的10cm。当防渗层高度小于渠深时, 应将封顶板嵌入渠堤。封顶板的材料一般与防渗层材料, 或膜料防渗时保护层的材料相同;三是处理好工作缝和伸缩缝, 防止渠水渗入渠基。混凝土等刚性材料衬砌必须设置伸缩缝, 以适应温度影响和沉陷影响;四是修建填方渠道或暗渠;五是采用滤透式刚柔耦合结构衬护。滤透式刚柔耦合衬护结构主要由渠侧空心衬护构件、渠底衬护构件、空心部位充填材料和渠床保护滤料组成, 渠侧空心衬护构件有矩形、三角形、Y形和拱形四种基本形式, 内空充填材料宜用块石或卵石, 下设砂砾石混合料垫层。实践表明, 这种新型的衬护结构集输水、排水、固坡导渗和护渠等功能于一体, 从根本上解决了高地下水位条件下渠道滑塌和冻胀破坏等诸多工程难题, 技术可靠, 经济合理。

2.4 优化防渗层材料和结构

一是为适应冻胀变形, 采用沥青混凝土衬砌或采用沥青玻璃纤维布油毡、塑料薄膜与混凝土预制板两种材料复合衬砌结构形式。二是刚性防渗层的渠底采用弧形。它的结构计算简图是一个两端弹性支座的无铰 (反) 拱。当受到渠底基土冻胀力的作用时, 在弧形渠底段的刚性防渗层内部受的是压应力, 不易开裂。三是采用新型断面结构形式。U形渠道近年来发展很快, 它具有输水条件好, 占地少, 挟沙能力强等优点, 而且在冻胀变形中为整体变位, 变形均匀, 产生裂缝较少, 适应于中小型的渠道。

2.5 采取保温措施

在混凝土衬砌渠道上铺设聚苯乙烯保温板, 平均每厘米厚保温板可提高基土温度1.3℃~1.8℃, 阳坡为0.7℃左右。平均每厘米厚保温板可减少东西走向渠道阴坡为6.8cm~11.3cm, 阳坡为5.0cm~11.7cm;南北走向渠道阴坡9.5cm~10.4cm, 阳坡为6.9cm~9.5cm的冻深值, 并随保温板厚度的增加冻深呈线性规律减小。在不同渠道走向阴、阳坡保温板厚度上, 东西走向渠道阴坡上部铺设4cm~5cm, 下部铺设8cm~l0cm厚保温板, 阳坡上部铺设3cm、下部铺设5cm厚保温板, 南北走向渠道阴坡上下部铺设5cm~8cm、阳坡上下部铺设3cm~5cm保温板。可基本或完全消除冻胀量, 减小产生冻胀破坏。

3 结论

渠道砼衬砌体的冻胀破坏成因是多方面的, 但在施工过程中采取有效措施是可以预防的。置换基土、提高填方渠道质量、控制渠基土含水率、优化防渗层材料和结构及采取保温措施是防止砼衬砌冻胀破坏和运行过程中裂缝的重要措施。

参考文献

[1]王志强.渠道衬砌混凝土裂缝原因及处理[J].河北水利, 2008 (9) .

抗冻设计 篇11

一、材料与方法

（一）材料

试验于2011年3月安排在尉氏县小陈乡阮庄村卢盘根的小麦田内。试验地地势平坦，肥力均匀，有水浇条件，面积1.1万平方米。土类为潮土，质地为粘土，肥力高等，地力均匀。该田块耕层土壤养分为：有机质11.6克/千克，碱解氮92.8毫克/千克，速效磷（P2O5）14.7毫克/千克，速效钾（K2O）121.3毫克/千克。前茬作物玉米，每667平方米产600千克。供试作物小麦，品种周麦22。（供试产品由各厂家提供。）

（二）方法

试验设四个处理，并排排列，每个处理面积867平方米，宽度不少于2垄，不设重复，各处理在出现干旱、低温、冷冻、干热风等灾害性天气时喷施。分别在冬小麦返青期和灌浆期初期喷施。

处理一：常规施肥+喷施等量清水（对照）；

处理二：常规施肥+每次用磷酸二氢钾200克/每667平方米对水30千克；

处理三：常规施肥+用上海联业高磷叶面肥20克/包，对水15千克，一次每667平方米地用2包。

二、生产性记载

（一）农事操作

试验在当地常规施肥的基础上进行。常规施肥为：玉米秸秆直接粉碎还田，亩底施配方肥N16P12K780千克，3月6日每667平方米追尿素10千克。试验地小麦于2010年10月17日播种，每667平方米播量16千克。2011年2月14日、4月26日浇水2次，2月15日化学除草，3月9日喷多效唑控旺，5月上旬防治蚜虫1次。严格按照试验方案的要求于3月8日、5月6日喷施肥液或清水，5月30日田间调查，6月9日收获。收获时各处理分别取3个面积40平方米的样点实收计产。试验除按方案要求的喷施肥液或清水外，其它管理措施同一般小麦田。

（二）示范期间降水及自然情况

从2010年10月到2011年3月出现了秋冬春连旱，由于粘土地保墒性能好，加上农民浇灌及时，干旱对小麦产量没有影响。2011年4月2日降雪10.1毫米，此期正是小穗、小花分化期，小麦受到冷害。

三、结果与分析

（一）喷施抗旱抗冻抗逆产品对小麦长势长相的影响

喷施抗旱抗冻抗逆产品后，通过田间观察，小麦叶色浓绿，长势健壮，各处理间差别不是特别明显。4月2日，全县降雪，冬小麦受到冷害，穗粒数明显减少，而各喷肥处理的穗粒数明显好于喷清水对照的。

（二）喷施抗旱抗冻抗逆产品对小麦单株性状及成产因子的影响

喷施抗旱抗冻抗逆改善了小麦的单株性状及成产因子。从附表1可以看出：与处理1相比，处理3株高略高于处理1的，各喷肥处理茎粗、穗长、穗粒数、千粒重均高于清水对照的。说明在常规施肥的基础上，喷施抗旱抗冻抗逆产品改善了小麦的成产因子，从而提高了小麦产量。

（上接40页）

（三）喷施抗旱抗冻抗逆对小麦产量的影响

喷施抗旱抗冻抗逆产品提高了小麦产量。从附表2可以看出：处理2与处理1相比，平均每667平方米增产53.3千克，增产率为9.2%；处理3每667平方米增产52.8千克，增产率为9.1%。说明在常规施肥的基础上，在小麦上喷洒抗旱抗冻抗逆产品能增加小麦产量。

四、小结

当前建筑保温材料抗冻试验研究 篇12

关于材料的抗冻性试验, 我国现行的建筑节能相关标准一般采用JGJ70《建筑砂浆基本性能试验方法》。但无论JGJ70-1990中的第九章, 还是修订后的JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》第十一章抗冻性能试验的第一条均明确规定, 该方法适用于或可用于检验强度等级大于M2.5的砂浆。故完全参照JGJ70抗冻性能试验方法检测抗压强度一般小于2.5MPa的保温砂浆值得分析研究。

1.1 JGJ/T70-1990试验方法对保温砂浆冻融循环后质量损失率检

测结果的影响

根据GB/T20473-2006《建筑保温砂浆》中6.7要求, 保温砂浆的抗冻性能测定根据JGJ70-1990中第九章的规定进行, 先按该标准的规定, 制备70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试件6块, 冻融循环次数为15次。冻融循环结束后, 保温砂浆试件的质量损失率应≤5%。质量损失率按式 (1) 计算:

式中:Δmm为冻融循环后的质量损失率, 以6块试件的平均值计算, %;

mo为冻融循环试验前试件质量 (饱水时的质量) , kg;

mN为冻融循环试验后试件质量 (烘干时的质量) , kg。

显然该方法对保温砂浆不合适。一方面是将材料所含的水作为冻融试验的质量损失;另一方面, 将吸水饱和时的质量作为基数, 不能真正反映材料的质量损失率。例如:假定某保温砂浆泡水2d的质量吸水率为6%, 且实际冻融未产生质量损失, 保温砂浆的干体积密度300kg/m3, 试件体积为V, 则有:

上述计算结果表明, 只要材料的质量吸水率大于6%, 即使实际材料的冻融质量损失为零, 按式 (1) 计算所得的这一指标也不合格。而绝大部分的保温砂浆质量吸水率一般均大于6%, 这将导致保温砂浆这一指标均不合格的结论。实际上, 上述计算方法中将试件中的吸水量在烘干过程中作为质量损失计入, 从而导致了结果的不合理性。

1.2 JGJ/T70-2009试验方法对保温砂浆抗冻性能检测结果的影响

2009年6月1日实施的JGJ70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》第十一章在JGJ70-1990的基础上, 对砂浆的抗冻性能试验方法进行了较大的修订, 特别是针对砂浆试件冻融后的质量损失率计算方法。首先, 砂浆抗冻试件虽仍采用0.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试件, 试件数量为6块, 但将其分为2组, 每组3块, 分别作为抗冻与抗冻试件同龄期的对比抗压强度检验试件。其次, 冻融试验结束后, 将冻融试件从水槽取出, 并用拧干的湿毛巾轻轻擦去表面水分, 然后称其质量, 冻融后试件的质量为饱水时的质量, 而不再是JGJ70-1990规定的在 (105±5) ℃条件下烘干后的质量。然后, 砂浆试件冻融后的质量损失率按式 (2) 计算:

式中:Δmm冻融循环后试件的质量损失率, 以3块试件的算术平均值计算, %, 精确至1%;

mo为冻融循环试验前试件质量 (饱水时的质量) , kg;

mn为冻融循环试验后试件质量 (饱水时的质量) , kg。

由式 (2) 可见, JGJ/T70-2009冻融循环后试件的质量损失率按冻融前后试件饱水时的质量进行计算, 较JGJ70-1990可比性强, 也更为合理, 但又出现了新的问题。

针对干密度往往小于500kg/m3、抗压强度一般低于2.5MPa的保温砂浆, 按JGJ/T70-2009测定时会出现冻融循环试验后, 试件饱水质量大于冻融循环试验前试件饱水质量的情况, 即冻融循环试验后试件饱水质量不仅未损失, 反而增加, 进一步按JGJ/T70-2009进行强度损失率的测定, 发现冻融后试件抗压强度均出现不同程度的降低。对于抗压强度为1.73MPa的1号样品, 冻融循环15次后的抗压强度损失率为10%左右, 而质量较未冻融前增加4.6%;抗压强度为0.71MPa的2号样品, 抗压强度损失率为6%时, 质量较未冻融前增加10.5%;抗压强度为0.56MPa的3号样品, 抗压强度损失率为43%时, 质量较未冻融前增加1.8%。显然, 出现这样的测试结果与实际情况并不相符, 也是不合理的。

工程建设标准DB33/T1054-2008《无机轻集料保温砂浆及系统技术规程》附录B.4.5条对抗冻性试验方法作了适当的修正, 规定如下:

(1) 试件在28d龄期时进行冻融试验。试验前两天应把冻融试件和对比试件从养护室取出, 进行外观检查并记录其原始状况;先把试件放入事先已升温到 (80±3) ℃环境下烘干24h, 然后编号, 称其质量;随后放入15~20℃的水中浸泡, 浸泡的水面应至少高出试件顶面20mm, 两组试件浸泡24h后取出, 并用拧干的湿毛巾轻轻擦去表面水分。将冻融试件进行冻融试验, 对比试件则放入标准养护室中进行包裹养护。

(2) 冷冻箱 (室) 内的温度均应以其中心温度为标准。应将试件冻结温度控制在-20~-15℃。当冷冻箱 (室) 内温度低于-15℃时, 试件方可放入。如试件放入之后, 温度高于-15℃时, 则应以温度重新降至-15℃时计算试件的冻结时间。装完试件至温度重新降至-15℃的时间不应超过2h。

(3) 每次冻结时间为4h, 冻后即可取出并应立即放入能使水温保持在15~20℃的水槽中。此时, 槽中水面应至少高出试件表面20mm, 试件在水中浸泡的时间应为4h。浸水4h后即为该次冻融循环结束。取出试件, 送入冷冻箱 (室) 进行下一次循环试验, 以此连续进行直至15次循环。

(4) 每5次循环, 应进行1次外观检查, 并记录试件的破坏情况;试验期间如需中断试验, 试样应置于-20~-15℃环境下存放。

(5) 冻融试验结束后, 冻融试件与对比试件应同时放入 (80±3) ℃的条件下烘干24h, 然后进行称量、试压。

(6) 保温砂浆抗冻性能结果计算按如下规定进行:

(1) 砂浆试件冻融后的强度损失率按式 (3) 计算:

式中:Δfm为15次冻融循环后的砂浆强度损失率, %;

fm1为冻融循环试验前的试件抗压强度, MPa, 以6块试件中4个中间值的平均值计算;

fm2为15次冻融循环后的试件抗压强度, MPa, 以6块试件中4个中间值的平均值计算。

(2) 砂浆试件冻融后的质量损失率按式 (4) 计算:

式中:Δmm为15次冻融循环后的质量损失率, %;

mo为冻融循环试验前的试件质量 (烘干后的质量) , kg, 以6块试件中4个中间值的平均值计算;

mn为15次冻融循环后的试件质量 (烘干后的质量) , kg, 以6块试件中4个中间值的平均值计算。根据上述工程建设标准, 采用同一批次的材料制作试样进行了比对试验。显然, 这一试验结果能比较客观地反映材料经冻融破坏后的实际情况。

2 结束语

综上所述, 由于无机轻集料保温砂浆的特殊性, 引用JGJ70-1990《建筑砂浆基本性能试验方法》及修订后的JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》中抗冻性能试验方法来评价其抗冻性, 特别是质量损失率, 存在较大的不合理性, 对其他轻质无机保温浆料可能也存在同样的问题, 在引用时一定要先进行适用性试验验证。

摘要：无机轻集料保温砂浆是以无机轻集料 (憎水型膨胀珍珠岩、玻化微珠、闭孔膨胀珍珠岩等) 为保温骨料、以水泥等无机胶凝材料为主要胶结料, 并掺加高分子聚合物及其他功能性添加剂而制成的建筑保温干粉砂浆。该保温砂浆采用现代轻集料制备技术和胶凝材料改性技术, 在很大程度上改进了传统无机保温砂浆吸水率高、强度低、收缩大、易开裂且施工性能差等缺陷, 具有优异的防火阻燃性、相对较高的强度、良好的耐候性及保温隔热性能, 施工方便, 不会产生二次污染, 是一种综合性能较好绿色环保的新型建筑保温材料。