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摘 要：农田水利工程在温度比较低的季节时常会出现冻胀破坏，严重影响了水利工程农田灌溉等方面功能的发挥。但是如果要加以有效预防与治理，这一问题能够缓解很多。农田水利工程中混凝土构件、渠系建筑物都比较容易发生冻胀，本文也正是从这两方面对农田水利工程冻胀破坏与防治进行了探讨，仅供参考借鉴。
关键词：农田水利工程；冻胀破坏；防治
有些地区因为气候比较寒冷，冷暖干湿并不平均，因此兴修农田水利时非常容易遭受到冻胀破坏。一旦发生这样的破坏，当地政府都要拿出一部分财政资金来兴修，不仅浪费财力、物理、人力，也缩短了水利工程的使用寿命，因此加强农田水利工程的冻胀防治非常重要。
一、混凝土發生冻胀破坏因素与防治
1、发生冻胀破坏的因素
农田水利工程最经常使用的材料就是混凝土，而由于受到各种因素的影响，混凝土成为冻胀的主要对象。综合来讲，混凝土冻胀的影响因素如下：第一，混凝土构成材料性能不佳，比如水泥未能强度要求，骨料不合乎要求等，这对混凝土耐久性产生非常不利的影响，一旦温度比较低，混凝土就容易发生冻胀；第二，外加剂应用不够应用，混凝土施工期间，施工人员通常会选择应用一些外加剂以此使得混凝土内部孔隙结构发生变化，提升冻胀应力，使得混凝土更具抗冻性，但是由于外加剂应用不够合理，并未发挥应用的作用，甚至会加速混凝土冻胀；第三，施工环节出现问题，比如配合比不正确，、混凝土施工不尽合理、硬化条件未能达到相应要求，另外，混凝土单位用水量未能达到标准，对混凝土抗冻性也有非常大的影响；第四，水位发生变化，水利工程一部分一直浸泡在水中，待到温度比较低时出现了冻胀破坏；第五，混凝土施工质量未达标，自然影响了混凝土的抗冻性能，某些农田水利混凝土工程时常会出现蜂窝、麻面等问题，影响了混凝土密实性，使其表面不够光滑。
2、防治方法
混凝土冻融破坏对农田水利工程质量产生了非常不利的影响，尤其是缩短了水利工程的使用年限，因此需要采取有效措施加以预防与治理。
2.1预防方法
第一，混凝土工程施工期间，施工人员需要按照现实需求选择相对应的原材料以及外加剂，从源头上确保混凝土可以长久使用；第二，设计合理的配合比，施工人员要按照结构类型以及水利工程当地环境条件，同时对关键参数进行试验，降低水泥水化比重，最高不能超过25%，因为比重过大，水分就会析出，混凝土因此会产生孔隙，饱和时就会出现冻胀破坏。此外选择应用引气型外加剂非常重要，可能有效预防抗冻性；第三，混凝土构件附件环境要进行合理优化，以便可以保证混凝土不会受到冻融过于严重的影响。
2.2治理措施
第一，若混凝土表层出现了轻微冻融破坏，可以选择应用水泥砂浆进行修补；第二，若高速水流区混凝土构件表面出现了冻融，选择应用预缩砂浆修补方法比较适合，此种修补方法需要将拌好后的砂浆放置半个小时到一个半小时，待到成为干硬性砂浆后再应用；第三，喷浆修补，多用于混凝土冻融破坏化较严重的部位；喷混凝土修补，是指经施高压将混凝土拌料以高速运动注入被修补的部位，其密度及抗渗性较一般混凝土好，且具有快速，高效的特点； 第四，环氧材料修补，一般有环氧基液、环氧砂浆和环氧混凝土等，这种材料具有较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并与混凝土结合力较强，但价格较贵，施工工艺复杂，材料配比严格，此法可与其它修补方法配合使用，效果更佳；总之我们应当根据水工建筑物所处的环境、位置和冻融破坏的程度以及原混凝土构件制作的主要材料性能综合选用不同的修补方法，才能获得较好的效果。
二、渠系建筑物的冻胀破坏影响因素与防治方法
土壤冻胀受土质、气温、土壤温度、含水量、压力及土壤结构等多方面因素的影响，冻胀时产生了冻胀力，发生形态变化，土的冻胀力是土体中的水分冻结时变成了冰，其体积膨胀时受到约束而产生的一种力。
1、影响因素
根据对灌区渠道及配套建筑物冬季观察，当冬季气温越低时，冻土深度越大，冻胀越严重，渠道中混凝土面板的变形愈大，断裂破坏愈严重。但是在砂砾石土质中，由于不存在薄膜水，冻结时很少发生水分迁移，故不产生冻胀。因此，渠道的冻胀破坏是由土壤中的水、土体颗粒物理性质和负温所致，大多发生在灌区的中下部。渠道冻胀破坏是由于渠基土受冻体积膨胀顶托衬砌而形成，渠基土受冻体积膨胀必须具备以下条件：
寒冷气候区持续的负温条件；土壤中自由水和毛细水的存在，并且有通畅的水分补给通道；土壤本身的物理力学性质，包括土的颗粒组成，矿物质成份等。在以上三个条件中，土壤中自由水和毛细水的存在是冻胀发生的的先决条件，也是必备条件。在整个浆胀破坏过程中，水是最活跃的因素。从目前受冻胀破坏的渠道来看，基本上位于灌区内，且处于灌区中、下游的居多。这是因为在灌区中下游地区，地下水埋深浅，土壤颗粒细，土体中自由水和毛细水的补给十分充足。一旦气温下降至零度以下，土体中的自由水和毛细水的体积受冻膨胀，引起土体膨胀，顶托衬砌，破坏渠道。
2、防治
从上述导致土体冻胀的的三个基本因素中，只有三个因素同时具备，才发生冻胀破坏。只要消除其中一个因素，就能防止和减轻冻胀危害。从目前的气候条件来看，外部温度不达负温是不可能的，因此采取切断冻土地基在冻结前、后的水分补给是常用的处理防冻胀的方法，此外改变渠基土体的基本结构也是保证土体不发生冻胀破坏的一种方法。
要切断冻土地基在冻结前后的水分补给，通常是采用高填或排水措施来减少水分的补给。但是由于土体颗粒及物理力学性质的决定，毛细水的作用不可忽视。毛细水往往上升至地下水面以上2―3m的平面上，同样会对渠道产生冻胀破坏，因此对于细颗粒土体，要完全切断水分的补给是不现实的，因此，在出现这种情况时，应该从改变基土的基本结构上入手。改变基土的基本结构就是进行渠基土的换填，就是用大颗粒的土体填入渠基，将原来的细颗粒土体挖走。这种换填工程量较大，换填厚度一般要大于等于冻土深度。但这种办法可适用于冻土深度相对较小的地区，若在冻土深较大的地区使用，工程量是巨大的，因此应该在实际工作中，将两种方法进行统筹使用。
三、结语
综上所述，可知冻胀破坏对农田水利工程作用的发挥产生非常不利的影响，甚至会产生严重后果，因此在兴修阶段，所有参与工程建设的人员都应该考虑到这个问题，顺应自然，尽可能的避免冻胀损失。由于比较容易发生冻胀的有混凝土构件以及渠系建筑物，因此施工人员要重点对这两方面分工程进行施工，这样才能够将冻胀破坏程度降到最低。
参考文献：
[1] 江淑萍，张玉兵. 浅谈渠道冻胀破坏的防治措施[J]. 科技信息（科学教研）. 2008（06）
[2] 庞勇. 渠道冻胀破坏的原因与防治措施[J]. 甘肃农业. 2012（04）
[3] 钟霞. 某河灌区渠道冻胀破坏分析及防治措施[J]. 低温建筑技术. 2015（07）
[4] 李永军. 景电工程渠道衬砌冻胀破坏原因及改造措施[J]. 甘肃农业. 2013（23）
[5] 雷佳予. 农十师183团东场支渠防冻胀破坏及治理措施[J]. 水利建设与管理. 2013（08）
关键词：农田水利工程；冻胀破坏；防治
有些地区因为气候比较寒冷，冷暖干湿并不平均，因此兴修农田水利时非常容易遭受到冻胀破坏。一旦发生这样的破坏，当地政府都要拿出一部分财政资金来兴修，不仅浪费财力、物理、人力，也缩短了水利工程的使用寿命，因此加强农田水利工程的冻胀防治非常重要。
一、混凝土發生冻胀破坏因素与防治
1、发生冻胀破坏的因素
农田水利工程最经常使用的材料就是混凝土，而由于受到各种因素的影响，混凝土成为冻胀的主要对象。综合来讲，混凝土冻胀的影响因素如下：第一，混凝土构成材料性能不佳，比如水泥未能强度要求，骨料不合乎要求等，这对混凝土耐久性产生非常不利的影响，一旦温度比较低，混凝土就容易发生冻胀；第二，外加剂应用不够应用，混凝土施工期间，施工人员通常会选择应用一些外加剂以此使得混凝土内部孔隙结构发生变化，提升冻胀应力，使得混凝土更具抗冻性，但是由于外加剂应用不够合理，并未发挥应用的作用，甚至会加速混凝土冻胀；第三，施工环节出现问题，比如配合比不正确，、混凝土施工不尽合理、硬化条件未能达到相应要求，另外，混凝土单位用水量未能达到标准，对混凝土抗冻性也有非常大的影响；第四，水位发生变化，水利工程一部分一直浸泡在水中，待到温度比较低时出现了冻胀破坏；第五，混凝土施工质量未达标，自然影响了混凝土的抗冻性能，某些农田水利混凝土工程时常会出现蜂窝、麻面等问题，影响了混凝土密实性，使其表面不够光滑。
2、防治方法
混凝土冻融破坏对农田水利工程质量产生了非常不利的影响，尤其是缩短了水利工程的使用年限，因此需要采取有效措施加以预防与治理。
2.1预防方法
第一，混凝土工程施工期间，施工人员需要按照现实需求选择相对应的原材料以及外加剂，从源头上确保混凝土可以长久使用；第二，设计合理的配合比，施工人员要按照结构类型以及水利工程当地环境条件，同时对关键参数进行试验，降低水泥水化比重，最高不能超过25%，因为比重过大，水分就会析出，混凝土因此会产生孔隙，饱和时就会出现冻胀破坏。此外选择应用引气型外加剂非常重要，可能有效预防抗冻性；第三，混凝土构件附件环境要进行合理优化，以便可以保证混凝土不会受到冻融过于严重的影响。
2.2治理措施
第一，若混凝土表层出现了轻微冻融破坏，可以选择应用水泥砂浆进行修补；第二，若高速水流区混凝土构件表面出现了冻融，选择应用预缩砂浆修补方法比较适合，此种修补方法需要将拌好后的砂浆放置半个小时到一个半小时，待到成为干硬性砂浆后再应用；第三，喷浆修补，多用于混凝土冻融破坏化较严重的部位；喷混凝土修补，是指经施高压将混凝土拌料以高速运动注入被修补的部位，其密度及抗渗性较一般混凝土好，且具有快速，高效的特点； 第四，环氧材料修补，一般有环氧基液、环氧砂浆和环氧混凝土等，这种材料具有较高的强度和抗蚀、抗渗能力，并与混凝土结合力较强，但价格较贵，施工工艺复杂，材料配比严格，此法可与其它修补方法配合使用，效果更佳；总之我们应当根据水工建筑物所处的环境、位置和冻融破坏的程度以及原混凝土构件制作的主要材料性能综合选用不同的修补方法，才能获得较好的效果。
二、渠系建筑物的冻胀破坏影响因素与防治方法
土壤冻胀受土质、气温、土壤温度、含水量、压力及土壤结构等多方面因素的影响，冻胀时产生了冻胀力，发生形态变化，土的冻胀力是土体中的水分冻结时变成了冰，其体积膨胀时受到约束而产生的一种力。
1、影响因素
根据对灌区渠道及配套建筑物冬季观察，当冬季气温越低时，冻土深度越大，冻胀越严重，渠道中混凝土面板的变形愈大，断裂破坏愈严重。但是在砂砾石土质中，由于不存在薄膜水，冻结时很少发生水分迁移，故不产生冻胀。因此，渠道的冻胀破坏是由土壤中的水、土体颗粒物理性质和负温所致，大多发生在灌区的中下部。渠道冻胀破坏是由于渠基土受冻体积膨胀顶托衬砌而形成，渠基土受冻体积膨胀必须具备以下条件：
寒冷气候区持续的负温条件；土壤中自由水和毛细水的存在，并且有通畅的水分补给通道；土壤本身的物理力学性质，包括土的颗粒组成，矿物质成份等。在以上三个条件中，土壤中自由水和毛细水的存在是冻胀发生的的先决条件，也是必备条件。在整个浆胀破坏过程中，水是最活跃的因素。从目前受冻胀破坏的渠道来看，基本上位于灌区内，且处于灌区中、下游的居多。这是因为在灌区中下游地区，地下水埋深浅，土壤颗粒细，土体中自由水和毛细水的补给十分充足。一旦气温下降至零度以下，土体中的自由水和毛细水的体积受冻膨胀，引起土体膨胀，顶托衬砌，破坏渠道。
2、防治
从上述导致土体冻胀的的三个基本因素中，只有三个因素同时具备，才发生冻胀破坏。只要消除其中一个因素，就能防止和减轻冻胀危害。从目前的气候条件来看，外部温度不达负温是不可能的，因此采取切断冻土地基在冻结前、后的水分补给是常用的处理防冻胀的方法，此外改变渠基土体的基本结构也是保证土体不发生冻胀破坏的一种方法。
要切断冻土地基在冻结前后的水分补给，通常是采用高填或排水措施来减少水分的补给。但是由于土体颗粒及物理力学性质的决定，毛细水的作用不可忽视。毛细水往往上升至地下水面以上2―3m的平面上，同样会对渠道产生冻胀破坏，因此对于细颗粒土体，要完全切断水分的补给是不现实的，因此，在出现这种情况时，应该从改变基土的基本结构上入手。改变基土的基本结构就是进行渠基土的换填，就是用大颗粒的土体填入渠基，将原来的细颗粒土体挖走。这种换填工程量较大，换填厚度一般要大于等于冻土深度。但这种办法可适用于冻土深度相对较小的地区，若在冻土深较大的地区使用，工程量是巨大的，因此应该在实际工作中，将两种方法进行统筹使用。
三、结语
综上所述，可知冻胀破坏对农田水利工程作用的发挥产生非常不利的影响，甚至会产生严重后果，因此在兴修阶段，所有参与工程建设的人员都应该考虑到这个问题，顺应自然，尽可能的避免冻胀损失。由于比较容易发生冻胀的有混凝土构件以及渠系建筑物，因此施工人员要重点对这两方面分工程进行施工，这样才能够将冻胀破坏程度降到最低。
参考文献：
[1] 江淑萍，张玉兵. 浅谈渠道冻胀破坏的防治措施[J]. 科技信息（科学教研）. 2008（06）
[2] 庞勇. 渠道冻胀破坏的原因与防治措施[J]. 甘肃农业. 2012（04）
[3] 钟霞. 某河灌区渠道冻胀破坏分析及防治措施[J]. 低温建筑技术. 2015（07）
[4] 李永军. 景电工程渠道衬砌冻胀破坏原因及改造措施[J]. 甘肃农业. 2013（23）
[5] 雷佳予. 农十师183团东场支渠防冻胀破坏及治理措施[J]. 水利建设与管理. 2013（08）