水工混凝土常見(jiàn)病害及預(yù)防對(duì)策

1、<p>　　水工混凝土常見(jiàn)病害及預(yù)防對(duì)策</p><p>　　摘要水工混凝土的耐久性直接關(guān)系工程的使用壽命、加固費(fèi)用、效益發(fā)揮和運(yùn)行安全。分析了水工混凝土的常見(jiàn)病害,并從工程設(shè)計(jì)、工程原材料、施工工藝、運(yùn)行管理等方面提出了預(yù)防對(duì)策,以提高水工混凝土的耐久性。 </p><p>　　關(guān)鍵詞水工混凝土;常見(jiàn)病害;預(yù)防對(duì)策 </p><p>　　水利工程是基礎(chǔ)產(chǎn)

2、業(yè)工程,水工混凝土的耐久性直接關(guān)系到工程的使用壽命、加固費(fèi)用、效益發(fā)揮和運(yùn)行安全,但是水工混凝土卻經(jīng)常受到裂縫、凍脹、沖磨、空蝕、堿骨料反應(yīng)、碳化、溶蝕和侵蝕等病害的威脅,由于工程耐久性不足,增加了建筑物使用過(guò)程中的修理與加固費(fèi)用,影響或限制了結(jié)構(gòu)的正常使用功能并縮短結(jié)構(gòu)的使用年限,影響效益和安全,不僅造成經(jīng)濟(jì)損失,而且嚴(yán)重浪費(fèi)資源,引發(fā)社會(huì)問(wèn)題[1]。因此有必要對(duì)水工混凝土的常見(jiàn)病害進(jìn)行分析和研究,并反饋到設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理等方面來(lái)

3、進(jìn)行預(yù)防和控制,在工程建設(shè)管理的整個(gè)過(guò)程中,全方位、多渠道地提高水工混凝土的質(zhì)量和耐久性,延長(zhǎng)工程使用壽命,確保國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在水利建設(shè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的有效施行。 </p><p><b>　　1常見(jiàn)病害 </b></p><p>　　水工混凝土是水利工程建設(shè)中很重要的材料,使用種類繁多,也需要在各種各樣復(fù)雜的環(huán)境條件下發(fā)揮作用和確保工程正常運(yùn)行。根據(jù)水工混凝土建筑物

4、的結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)和所處工作環(huán)境的不同,常見(jiàn)病害主要有裂縫、凍脹、沖磨空蝕、堿骨料反應(yīng)、碳化、溶蝕和侵蝕7大類,其中前3類屬于物理性病害,后4類屬于化學(xué)性病害[2]。由于工程自身因素和工作條件的差異,這幾類病害對(duì)混凝土的危害程度也互不相同。 </p><p><b>　　1.1裂縫 </b></p><p>　　裂縫是混凝土建筑物最常見(jiàn)的病害之一,是材料的不連續(xù)現(xiàn)象,屬于物

5、理性病害,是水工混凝土耐久性的首要影響因素。裂縫的出現(xiàn),多數(shù)在施工期就存在,有的雖然在施工期以后,也多在運(yùn)行初期5～10年以內(nèi)產(chǎn)生,不是由于運(yùn)行期長(zhǎng),工程老化,而是早期的問(wèn)題。裂縫的存在直接導(dǎo)致混凝土抗拉性能的降低,還會(huì)引導(dǎo)有害物質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部,造成鋼筋銹蝕,甚至破壞混凝土結(jié)構(gòu)。對(duì)于水庫(kù)蓄水發(fā)電和灌溉來(lái)說(shuō),擋水混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫會(huì)直接引起滲漏,如果滲漏量達(dá)到一定程度,就直接危及工程的蓄水能力;對(duì)于混凝土重力壩來(lái)說(shuō),如果裂縫達(dá)到一定貫穿深

6、度和寬度,會(huì)引起壩體揚(yáng)壓力的急劇增長(zhǎng),削弱壩體的抗滑能力,對(duì)結(jié)構(gòu)抗震非常不利,甚至?xí)?duì)整個(gè)壩體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全造成威脅。 </p><p><b>　　1.2凍脹 </b></p><p>　　一般認(rèn)為,在溫度正負(fù)交替過(guò)程中,混凝土微孔中的水成為結(jié)冰或過(guò)冷的水,體積膨脹產(chǎn)生凍脹壓力,過(guò)冷的水遷移產(chǎn)生滲透壓力,當(dāng)兩者的附加作用力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土就遭受破壞,

7、所以凍脹破壞是一種物理性破壞。在我國(guó)的北方地區(qū),水工混凝土受到這種破壞的情況比較嚴(yán)重。受凍融作用的影響,混凝土?xí)兊盟炙?、鼓包、開(kāi)裂,甚至層狀剝落,使建筑物失去作用,進(jìn)而對(duì)建筑物整體穩(wěn)定造成影響。 </p><p><b>　　1.3沖磨和空蝕 </b></p><p>　　沖磨主要是水流中的泥沙作用,我國(guó)河流多泥沙,與高速水流一起運(yùn)動(dòng)時(shí)磨蝕直接接觸或臨近的混凝土?？?/p>

8、蝕是水工泄水建筑物工作中水流的一種特有現(xiàn)象,是混凝土局部受到不規(guī)則的擠壓變形而產(chǎn)生的破壞。因此,沖磨和空蝕都屬于物理性病害。一般沖磨和空蝕是交替而又相互促進(jìn)的,造成混凝土表面粗骨料裸露,混凝土表面凸凹不平,產(chǎn)生坑洞,進(jìn)而造成鋼筋外露和鋼筋銹蝕。 </p><p><b>　　1.4堿骨料反應(yīng) </b></p><p>　　骨料中含有的氧化硅等物質(zhì),容易和水泥或混凝土中

9、的堿(Na2O、K2O)反應(yīng),即堿骨料反應(yīng),這是一種化學(xué)病害。該反應(yīng)生成吸水膨脹的凝膠,使混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂。 </p><p><b>　　1.5碳化 </b></p><p>　　混凝土的碳化(中性化)是空氣中的二氧化碳?xì)怏w不斷透過(guò)混凝土中未完全充水的粗毛細(xì)孔,擴(kuò)散到混凝土內(nèi)部充水的毛細(xì)孔中,與其中的空隙液所溶解的氫氧化鈣進(jìn)行中和反應(yīng),生成碳酸鹽或其他物質(zhì),使混凝土孔

10、溶液的pH值小于10,鋼筋的鈍化膜被破壞,鋼筋發(fā)生銹蝕。鋼筋生銹后體積膨脹,引起混凝土開(kāi)裂,與鋼筋的粘結(jié)力降低,混凝土保護(hù)層脫落,鋼筋斷面面積發(fā)生損缺,嚴(yán)重影響混凝土的耐久性[3]。 </p><p><b>　　1.6溶蝕 </b></p><p>　　混凝土溶蝕是一種化學(xué)性病害?；炷林械腃aO被水溶解變成Ca(OH)2,該物質(zhì)遇到空氣中的CO2反應(yīng)生成CaCO3

11、沉淀物,標(biāo)志著混凝土已經(jīng)病變,將損失掉膠凝性而逐漸失去強(qiáng)度,抗?jié)B能力也不斷降低。當(dāng)CaO被溶解約33%時(shí),混凝土將變得酥松而失去強(qiáng)度。 </p><p><b>　　1.7侵蝕 </b></p><p>　　侵蝕主要是環(huán)境水質(zhì)對(duì)水工混凝土的危害,這也是一種化學(xué)病害,雖然不是特別普遍,但有些工程卻受害很深。比如,環(huán)境水中的SO42-離子與混凝土中的Ca(OH)2反應(yīng)生成

12、CaSO4時(shí),產(chǎn)生第1次體積膨脹,CaSO4又與混凝土中的C3A反應(yīng)生成硫鋁酸鈣,產(chǎn)生第2次體積膨脹,巨大的膨脹應(yīng)力導(dǎo)致混凝土脹裂、變酥,甚至變成粉末狀。另一個(gè)就是氯鹽的滲入,當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)處于含有氯鹽的海水、巖土或空氣環(huán)境中時(shí),氯離子也會(huì)從混凝土表面逐漸擴(kuò)散到鋼筋表面并使鋼筋脫鈍而銹蝕。 </p><p>　　在上述所列病害類型中,以混凝土裂縫為首要病害,同時(shí)各類病害對(duì)混凝土的影響程度不同,同種病害在不同的混凝土

13、建筑物上造成的破壞也各種各樣,另外還存在地域差異。就全國(guó)范圍來(lái)說(shuō),各地的混凝土病害特征復(fù)雜多樣,并且各種病害還會(huì)交叉感染,如裂縫的存在會(huì)引起滲漏溶蝕、環(huán)境水侵蝕、凍脹破壞的擴(kuò)展、混凝土碳化和鋼筋銹蝕等。 </p><p><b>　　2預(yù)防對(duì)策 </b></p><p>　　隨著運(yùn)行期的增長(zhǎng),水工混凝土的老化是客觀現(xiàn)象,及時(shí)維護(hù)和修補(bǔ)也是必要的,但是很多相關(guān)混凝土的病

14、害卻不是一般的老化問(wèn)題,而是更多地與設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理有密切關(guān)系,因此要減少或預(yù)防混凝土病害,就要從這幾個(gè)方面采取預(yù)防措施。 </p><p><b>　　2.1工程設(shè)計(jì) </b></p><p>　　水工混凝土建筑物的設(shè)計(jì)要從按強(qiáng)度設(shè)計(jì)的模式中解脫出來(lái),更多地考慮建筑物長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于環(huán)境作用引起結(jié)構(gòu)材料性能劣化、腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)安全性與適用性的影響,盡可能延長(zhǎng)工程壽

15、命,避免資源浪費(fèi)。水工混凝土建筑物的設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,嚴(yán)格考慮建筑物正常使用過(guò)程中構(gòu)件的預(yù)定檢測(cè)和維護(hù),并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)為此項(xiàng)工作提供可能性和工作面。水工混凝土遭受病害是不可避免的,只是程度輕重可以控制。因此,混凝土構(gòu)件在考慮了環(huán)境的侵蝕性和材料性能的老化過(guò)程后,要仍然可以保證結(jié)構(gòu)應(yīng)有的安全性和穩(wěn)定性。同一建筑物中的不同構(gòu)件所處的工作環(huán)境可能存在差異,其遭受病害的可能性和程度也會(huì)不一樣,因此其耐久性就不同,所以對(duì)于局部可

16、能遭受病害嚴(yán)重同時(shí)可以更換的構(gòu)件,可以設(shè)計(jì)成拆裝和可更換型的,從而延長(zhǎng)建筑物使用壽命。在建筑物的構(gòu)造設(shè)計(jì)中,也可以有很多措施,比如:對(duì)混凝土表面進(jìn)行粉刷或涂膜以延緩碳化或減少水質(zhì)侵蝕,在有效范圍內(nèi)增大混凝土鋼筋保護(hù)層,對(duì)混凝土裂縫最大寬度的允許值進(jìn)行認(rèn)真論證和嚴(yán)格限定,設(shè)置合理的伸縮縫、沉降縫和施工縫,讓結(jié)構(gòu)可以自由變形,避免裂縫和不均勻沉降等。另外,還可以設(shè)置有效的防滲、排水、抗沖刷和抗磨</p><p>&l

17、t;b>　　2.2工程原材料 </b></p><p>　　合理選擇水泥品種和標(biāo)號(hào),盡可能選用水化熱小的水泥,適量摻加粉煤灰或礦渣等摻和料。嚴(yán)格對(duì)混凝土拌合用水進(jìn)行檢驗(yàn),避免氯離子含量超標(biāo)。盡可能采用較小的水灰比,減少混凝土的孔隙率。采用雜質(zhì)少、粒徑適中、級(jí)配好、堅(jiān)固性好的砂石骨料。合理使用和摻加減水劑和引氣劑等外加劑[4]。 </p><p><b>　　2.

18、3施工工藝 </b></p><p>　　建筑物的施工要符合工程設(shè)計(jì)和國(guó)家現(xiàn)行的施工規(guī)范、質(zhì)量評(píng)定與驗(yàn)收規(guī)范的要求。嚴(yán)格執(zhí)行工程施工監(jiān)理和竣工驗(yàn)收制度,并進(jìn)行耐久性專項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)。大體積混凝土要事先制定完備的溫控措施計(jì)劃,并在施工中嚴(yán)格執(zhí)行。改進(jìn)施工機(jī)械,改善施工操作方法,確?；炷辆鶆蛎軐?shí)?；炷翝仓^(guò)程中嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層不受影響和破壞。混凝土臨空面要從模板和澆筑過(guò)程中的振搗等方面進(jìn)行控制,避免蜂窩

19、、麻面的出現(xiàn),對(duì)于已經(jīng)造成的混凝土缺陷,要及時(shí)科學(xué)地進(jìn)行修補(bǔ)和處理。加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),要從養(yǎng)護(hù)方法、時(shí)間和材料等方面下工夫。 </p><p><b>　　2.4運(yùn)行管理 </b></p><p>　　嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)預(yù)定的工況進(jìn)行運(yùn)行,不應(yīng)有超出設(shè)計(jì)范圍的工況,在設(shè)計(jì)預(yù)定的但是不常用的工況運(yùn)行期間,要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和控制。建立嚴(yán)格的運(yùn)行管理規(guī)章制度,并在運(yùn)行中嚴(yán)格執(zhí)行。設(shè)計(jì)人員

20、要向建設(shè)單位或運(yùn)行單位的相關(guān)人員提出建筑物使用過(guò)程中的日常維護(hù)措施、設(shè)計(jì)預(yù)定的定期維修、部件更換、監(jiān)測(cè)要求和定期安全鑒定計(jì)劃的內(nèi)容,做好運(yùn)行安全技術(shù)交底。對(duì)于建筑物的特殊部位特別是處于嚴(yán)重腐蝕性環(huán)境作用下的構(gòu)件和部位要經(jīng)常性檢測(cè)。定期進(jìn)行安全鑒定。對(duì)于檢測(cè)和安全鑒定中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,要及時(shí)科學(xué)規(guī)范地進(jìn)行處理。 </p><p><b>　　3結(jié)語(yǔ) </b></p><p>

21、;　　由于病害的影響,很多水工混凝土建筑物的耐久性受到威脅和挑戰(zhàn),很多以前建成的混凝土建筑物也不同程度地遭受了破壞,因此很有必要對(duì)這些病害進(jìn)行分析和研究論證,探討可行的、有效的處理措施和預(yù)控方案,并且在工程建設(shè)過(guò)程中做好宣傳教育和引導(dǎo)工作。混凝土的耐久性問(wèn)題不是設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理單位任何一家的問(wèn)題,而是共同面臨的問(wèn)題,一定要高度重視,認(rèn)真對(duì)待,各參建及運(yùn)行管理單位要齊心協(xié)力,全方位、多渠道地聯(lián)合控制,確?；炷临|(zhì)量,減少病害隱患及威脅

22、,提高水工混凝土耐久性。 </p><p><b>　　4參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 刑林生,聶廣明.我國(guó)水電站混凝土建筑物耐久性分析[J].水力發(fā)電,2003(2):27-31. </p><p>　　[2] 柏寶忠,王以仁.影響水工建筑物耐久性的主要因素及預(yù)防對(duì)策[J].水利水電技術(shù),2004(10):13-16. &l