水工建筑物表面抗冻害的防护技术及应用初探

胡翠薇

摘要：随着社会经济的不断发展，水工建筑物质量逐步提升，合理应用抗冻害防护技术能够达到病害、冻害防止的目的，本文通过良好的选择性粘结性、优异的耐久性，两个方面对水工建筑物抗冻害表面防护材料的要求进行了总结，又从喷涂型单组分聚脲防水涂料、聚合物基面修复材料两个方面详细介绍了常见的水工建筑物抗冻害表面材料，之后对防护技术进行了分析，希望为关注这一话题的人们提供参考。

Abstract： With the continuous development of social economy， the quality of hydraulic structures is gradually improved. The rational application of anti-freeze protection technology can achieve the purpose of disease and freezing damage prevention. This paper summarized the requirements for anti-freezing surface protective materials for hydraulic structures from two aspects of good selective adhesion and excellent durability. From the aspects of spray-type one-component polyurea waterproof coating and polymer base repairing material， the common anti-freezing surface materials of hydraulic structures are introduced in detail and the protection technology is analyzed， to provide reference for people concerned about this topic.

关键词：水工建筑物;抗冻害;防护技术

Key words： hydraulic structures;frost resistance;protection technology

中图分类号：TV544                                        文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2019）14-0093-03

0  引言

水工建筑物的建筑材料主要为混凝土，但建筑随着运行年限的增长，水工建筑容易出现渗漏、裂缝等问题，为了提高水工建筑物的安全性，需要从环境、气候等几个角度分析，构建合理的表面防护方式。并且随着科技的不断发展，抗冻害表面防护材料逐渐优化，在应用时，施工人员需要从多角度分析水工建筑的冻害表面防护需求，之后有针对性的应用防护技术，以达到提高建筑寿命的目的。

1  水工建筑物抗冻害表面防护材料的要求

1.1 良好的选择性粘结性  为了能够进一步了解水工建筑物抗冻害表面防护材料的应用需求，需要从良好的个的选择性粘黏性这一角度分析，第一，受到周围环境的影响，水工建筑会遭到破坏，例如：东北部地区的具有四季分明的特点，水工建筑物一年的温度差异达到了90摄氏度，进而容易出现露石露筋的现象，应用表面防护材料喷涂建筑时，需要具备较高的选择性与粘接性才能够满足环境需求。第二，随着科技的不断发展，现阶段研究出的表面防护材料具备耐久性、抗磨性的特点，但在不同地区选择防护材料时，需要选择具备适当防护性能的材料，例如：在西北地区为水工建筑物选择表面防护材料时，由于冬季与水面与建筑连接处会冻冰，进而需要选择具有较高粘接性的材料，达到提高涂层牢固性的特点[1]。

1.2 优异的耐久性  优异的拉伸强度为防护材料选择方向，由于水工建筑物不仅会受到环境、天气的影响，还受到水质的影响，进而在选择防护材料时，需要从耐久性角度出发，保障防护涂层能够发挥出其中的建筑保护作用，避免出现由于盐侵蚀、氧化等问题，提高水工建筑物的寿命与安全性。目前水工建筑物抗冻害保护施工中，加大了对防护材料耐久性的考察，是保证防护效果的前提条件。

2  常见材料的介绍

2.1 喷涂型单组分聚脲防水涂料  为了能够进一步了解水工建筑物抗冻害表面防护材料，可以从喷涂型单组分聚脲防水涂料这一角度分析，喷涂型单组分聚脲防水涂料中的主要原料为功能性聚醚多元醇、特种固化剂等，这类原料在与空气接触之后能够分解为反应固化剂，具体性能参数如表1所示。

通过测试研究能够了解到喷涂型单组分聚脲防水涂料的综合性能较高，能够满足水工建筑的使用需求，并且在使用时，不需要多次喷涂，提高了水工建筑物抗冻害表面防护工作效率与质量。

2.2 聚合物基面修复材料

水工建筑物抗冻害表面防护材料中，聚合物基面修复材料为其中一种常见材料，由于具有较强的耐腐蚀性、附着力、硬度，被广泛的应用到水工建筑物表面修复工程中，并且还可以将这一材料与其他材料融合到一起，提高抗冻害质量，表2为聚合物基面修复材料的具体性能参数。

3  水工建筑物抗冻害表面防护技术

水工建筑物抗冻害表面防护技术的应用在提高建筑物质量方面有重要意义，对于容易受到冻害问题影响的建筑工程来讲，要结合工程实际情况进行防护技术的研发和应用，是保证建筑工程运行可靠性的关键。

3.1 施工流程  在运用水工建筑物抗冻害表面防护技术时，应注重施工工艺流程的合理化，在进行建筑物基面处理后，在其上涂刷一层聚脲涂料专用的界面剂，之后在基面上覆盖一层修复材料，再次喷涂防水涂料并进行细节部位的处理，在完成上述环节后，还要进行施工情况的验收。

3.2 施工工艺  在基面处理环节，要求基层清洁、平整无杂物，对于一些凹凸不平的部位要进行修补打磨，确保基层处理后满足抗冻害施工技术使用需求。在涂刷界面剂上，需要选择专用界面剂，在基层表面均匀涂刷界面剂并保证不漏涂。通常将专用界面剂使用量设定为0.1-0.2kg/m2，根据现场温度条件和气候情况等确定涂刷间隔时间。上文已经介绍了水工建筑物抗冻害防护施工中常见的修复材料，还要根据施工现场情况适当调整修复材料的使用量[2]。例如，对于相对平整的待修复基面来讲，通常设计基面修复材料涂刷厚度为0.06-0.1cm，能达到较好抗冻害修复效果，不会影响建筑物自身性能。而在喷涂防水涂料这一环节，需要在修复材料固化后，进行修复表面的清理，之后利用专门的喷涂设备来喷涂防水材料，根据施工方案设计要求，确定涂料用量和喷涂次数。另外，水工建筑物表面抗冻害防护施工中的细节处理环节，主要是进行特殊结构部位的喷涂处理，要求工作人员按照施工规范，做好建筑物抗冻害防护的收尾工作。具体来说，喷涂防水材料是修复冻害基面时较为常用的修复手段，能起到较好的防冻害效果。

3.3 工程实例分析  本文以河南省陆浑灌区东方红一号渡槽工程为例，在进行该工程的表面修复处理时，选用了喷涂型聚脲防水涂料，可对裂缝表面进行柔性封闭处理，保证基面完整性。

首先清理基层，利用水和风清理建筑基层，确保基层干燥、无浮尘，对于表面存在苔痕的地方，可利用钢丝刷或者磨光机进行打磨，从而保证基层处理效果较好。其次，需要在基层表面涂刷一层冷底子油。在准备防水材料时，要进行材料内部不同组分的比例计算，将材料均匀混合后，再次加入一定量的高标号汽油来拌合均匀，将防水材料完全覆盖在需要进行防护治理的基面上，不能存在露点现象。在防水材料固化后，还要进行底层涂刮处理，使用刮板完成底层涂刮作业，按照施工标准严格控制涂刮厚度，要求做到材料涂刮均匀[3]。在完成底层涂刮后，还要进行铺设操作，将中碱玻纤布从上至下铺设到基面上，同时要利用扫把将玻纤布家扫实压密，确保基面铺设的完整性。当底层材料固化一段时间后，可再次进行中层涂刷施工，要求保证材料涂刷均匀性，在中层材料铺设完成后，还要进行面层的涂刷，将涂刷厚度设计在0.5毫米左右，需要控制涂刷均匀。在对抗冻害防护技术运用效果进行分析时，可发现经过一个冬季后，涂层范围没有出现原有裂缝发育或者新裂缝产生的现象，并且混凝土和涂层之间没有发生脱落，表明粘接是可靠的。用手触摸检查时，发现涂层没有发生较明显的物化反应，说明涂层的耐老性较好，从整体来看，达成了预期处理效果。

4  水工建筑物抗冻害防护途径

在水工建筑物使用过程中，容易出现冻害现象，为了加大对水工建筑物功能的保护，需要采取相应抗冻害防护措施，以便发挥水工建筑物功能。在进行抗冻害防护工程设计前，应首先调查清楚地质条件和地下水情况，根据地区地质检测和气候变化等数据信息，了解本地冻胀、气温、冻深和降水等情况，以便确定合理的防护方案。其中水工建筑物表面出现裂缝是最为常见的冻害问题，要求选择耐久性较好的防护材料进行施工，以便保证防护技术使用效果。要想确保水工建筑物表面抗冻害防护技术有较好可行性，需要保证防护技术运用后，水工建筑物刚度、强度、防渗效果和稳定性等达到理想效果，进而确保防护技术有较好应用性。

根据建筑物类型的不同，选择的抗冻害防护技术有所区别。常见的水工建筑物抗冻害防护措施包括以下几种：一是板形基础，是指当板形基础无法满足建筑物抗冻害要求时，可将抗冻胀结构运用到水工建筑物工程中。在进行抗冻胀设计时，要优先采取结构措施，例如锚固底板、枕梁桥、一字闸等，而在进行结构设施不合理时，还可采用隔层封闭法、压实法和置换法等。二是桩墩类基础，在进行这一部位的抗冻害防护处理时，需要采取相应的防冻结构措施，常见结构措施包括扩大锚固基础和增大桩基入土深度等，利用融土摩擦力来维持桩基的稳定。由于结构施工可能存在较大难度，这时可采用基础表面涂层处理和外包薄膜等处理方式。三是水工建筑物表面出现抗冻害现象，在面对这一问题时，可采取简单的防护处理，针对抗冻害严重情况，选择适当的防护材料。水工建筑物表面抗冻害问题较为常见，主要是由于在寒冷的温度环境下，对材料结构有一定损害，内部结构的破壞会进一步造成建筑物表面开裂。要求相关人员加大对工程运行情况的监督，以免由于建筑物表面裂缝不断扩大，带来较严重的经济损失。以上主要阐述了板形基础、桩墩基础以及建筑物表面等部位的抗冻害防护措施，这些防护技术在实践中的应用已有取得较好效果，有利于提高水工建筑物可靠性。

5  水工建筑物表面抗冻害防护技术的应用分析

5.1 在水库建筑物表面的应用分析

上述主要介绍了施工建筑物表面抗冻防护材料及技术，能为抗冻害防护施工的开展提供借鉴。其中单组分喷涂聚脲防水涂料是较为常见的一种防护材料，能起到较好的抗冻害防护效果，实际使用这一材料时，要按照具体的防护施工流程及规范进行防护操作。在对建筑物表面抗冻害防护技术实际应用进行分析时，本文主要以某个工程为例，根据一段时间后的建筑物表面抗冻害防护效果，分析上述防护技术应用效果的好坏，以便为今后的建筑物表面防护施工提供借鉴。

以卡拉贝利水利枢纽工程为例，该工程是一个山区水库，在长时间运行中容易出现建筑物表面开裂的现象，这时需要及时进行建筑物表面抗冻害防护处理，利用防水涂料来达到防渗、抗冻害的效果。实际实施抗冻害防护操作时，按照规定的防护施工流程，首先进行待处理建筑物表面的清洁工作，之后将配置好的防水型涂料均匀涂抹在开裂部位。对这一防护技术运用效果进行追踪检测，可发现水库建筑物表面冻害问题得到有效缓解，并且施工后一段时间内防护材料没有出现功能失效的问题，表明利用单组分聚脲涂料进行水库建筑物表面的抗冻害处理，能达到预期防护效果。

5.2 渠道、渡槽表面抗冻害防护技术的运用

水工建筑物运行过程中，容易出现渠道和渡槽表面发生冻害的现象，无法保证建筑物功能正常发挥，要求施工人员能尽快针对这一问题进行处理，通过将防水涂料应用到出现病害的部位，能有效防止混凝土表面裂缝问题。在进行混凝土裂缝处理时，将裂缝周围环境清理干净，之后利用防水型喷涂料将裂缝封闭起来，以免裂缝进一步扩大。另外，该防护技术还可应用在混凝土伸缩缝止水和混凝土表面喷涂防护上，混凝土材料在水工建筑施工中有广泛应用，为了保障建筑物良好运行，要采取相应的建筑物表面防护技术，以免在外界环境影响下，对建筑物性能带来不利影响。

从表3可看出，当前大多数地区建筑物还存在抗冻害隐患，需要加大对抗冻害施工技术的探讨和使用，以便解决难题。以某个建筑工程为例，该工程属于沈砂池工程，主要起到沉淀、净化黄河浑水的作用，从而向工业用户和二级站供水。利用防水涂料喷涂在水工建筑物表面，能达到较好的抗磨和防炭化效果，从而延长建筑工程使用寿命。总的来说，施工建筑物可靠运行离不开抗冻害防护措施的应用，在建筑工程运行过程中，容易受到水流冲击的影响，在建筑表面出现裂缝或伸缩缝，进而造成建筑性能的降低。而采用以防水涂料为主的建筑物表面抗冻害防护技术，能有效解决这一问题，实践表明，抗冻害防护技术是水工建筑物正常运行的保障，其中单组分聚脲防水涂料的应用，能加大对水工建筑物的保护，并且具有耐久性强和粘结性能好等优势，在裂缝表面封闭处理和建筑表面防护方面有较高应用价值。

6  实施水工建筑物表面抗冻害防护施工时的注意事项

实际进行水工建筑物表面的抗冻害防护处理时，要以防水材料为主，同时利用基面辅助材料，可对严寒地区的水工建筑物进行抗冻害防护，从而发挥抗冻害技术在水工建筑物性能保护上的作用。为了达到预期防护效果，还要注意以下几点问题：一是实际使用防护技术时，要保证防水材料不和水接触，以免造成材料性能降低。因此，在选择施工条件时，应避免在雨天施工，选择自然风强度适当的情况下施工，可利用自然风作用清理建筑物待处理表面杂质。二是对空气湿度和室外温度有一定要求，要求在空气湿度不低于75%，或者低温地域15℃时，不宜进行防护施工。三是不能随意使用稀释剂来稀释材料，避免造成材料粘结性能的降低。四是考虑到基面修复材料容易受到温度的影响，当室外温度较高时，要做好配料工作，尽可能多次配备材料，防止发生材料快速固化的问题。只有在保证材料性能的情况下，才能为建筑物表面防护施工高质量完成提供基础条件，进而保证防水涂料的使用，能很好解决建筑物表面冻害问题。五是施工时做好保护工作，避免材料接触到眼睛和皮肤，当出现材料接触皮肤问题时，要及时应用清水处理。具体来说，水工建筑物表面抗冻害防护技术操作相对简单，按照规定施工流程进行施工便能避免建筑物表面冻害问题。因此，要求施工人员对这一防护技术有较好掌握，能严格按照施工要求进行防护处理，确保各个施工环节的安全开展，真正发挥水工建筑物表面防护技术应用价值。

7  结论

综上所述，在对水工建筑物表面抗冻害的防护技术及应用进行分析时，为了达到解决建筑表面防护的目的，需要先對应用材料进行分析，选择能够满足建筑环境需求的防护方法，达到提高建筑物稳定性的目的。另外，为了提高抗冻害防护技术的应用质量，需要有层次性的进行防护处理，按照应用需求刷涂防护层，达到提高水工建筑物抗冻害表面防护工作效率与质量的目的。

参考文献：

[1]任银霞，朱永斌.水工建筑物表面抗冻害防护技术及应用研究[J].中国建筑防水，2018（10）：42-45.

[2]姚志伟，张建伟.水库混凝土面板抗冻害表面处理[J].水电与抽水蓄能，2017，3（01）：103-105.

[3]包天鹅. 季节冻土区河渠防护工程冻害防治技术研究[D].东北农业大学，2016.