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三年了,这里再也没“掉皮”——南水北调山东干线冻融剥蚀的优砾科解法

又到一年维修季节。对于许多北方水利设施来说,冻融剥蚀就像每年必犯的“老毛病”——春天一到,混凝土表面酥松、掉皮、露石,修了坏,坏了修。但在南水北调东线山东干线的一段渠道上,这种循环已经被打破三年了。

老毛病:每年春天都要“脱一层皮”

南水北调东线山东干线2012年通水,承担着向山东半岛输水的重任。然而,北方冬季寒冷,渠道混凝土长期处于冻融循环水流冲磨的双重夹击下,表面逐渐出现剥蚀、麻面、露石,严重的甚至影响结构安全。

“就像人手上的冻疮,一到冬天就犯,开春就烂。”一线养护人员这样形容。

传统修补为什么“一年就坏”?

过去,养护单位尝试过多种修补方案,最常见的是聚合物砂浆聚脲涂层

  • 聚合物砂浆:柔韧性好,但与老混凝土的热膨胀系数差异大,在冻融循环下界面容易脱开,修补层起壳、剥落。

  • 聚脲涂层:弹性好、防水,但属于有机材料,与混凝土基层的粘结在潮湿环境下容易失效,一旦局部破损,水汽渗入,整片剥离。

结果往往是:第一年修好,第二年又坏了。反复修补不仅耗费资金,更影响输水调度和安全。

2022年,优砾科团队带来了新思路

2022年,优砾科团队与南水北调山东干线管理单位合作开展科研试验,针对冻融剥蚀问题,提出了基于UHPC技术体系的薄层修补方案。

这套方案的核心逻辑是:让修补层与老混凝土“长在一起”,共同抵抗冻融和冲磨。

材料特性针对性极强:

  • 低收缩、高强粘结:与基层变形协调,不脱空、不开裂。

  • 高抗冻融:致密微观结构,水分子难以侵入,冻融循环下不剥落。

  • 高抗渗:阻止水份进入混凝土内部,从根源切断冻融破坏。

  • 抗水力冲磨:表面强度高,抵抗水流夹沙冲刷。

维修过程图说:五步终结“年年修”

第一步:基面处理——把“烂肉”剔干净

第二步:界面增强——让新旧混凝土“握上手”

第三步:薄层涂抹——像刮腻子一样均匀覆盖

第四步:收面养护——锁住水分,强度稳步增长

第五步:完工验收——表面平整,颜色接近

三年跟踪:从“年年修”到“不用修”

自2022年试验段修复以来,优砾科团队连续三年回访检测。

  • 第一年:经历一个完整冻融周期,修补层无剥落、无开裂,表面完好。

  • 第二年:经历极端低温天气,修补区域依然稳固,而旁边未修补的老混凝土又出现了新的剥蚀。

  • 第三年:修补层与基层结合更加紧密,颜色逐渐与老混凝土趋同,若非标记,几乎看不出修补痕迹。

“以前是年年修,现在三年了,这一段再也没动过。”养护人员感叹。

结语

冻融剥蚀不是“不治之症”,而是需要对症下药。优砾科方案之所以能打破“一年就坏”的魔咒,靠的不是更厚的涂层,而是与混凝土同根同源的无机材料、低收缩高强粘结的变形协调、以及致密抗渗的微观结构



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