水工混凝土耐久性影響因素與提升措施

　　關(guān)鍵詞：水工混凝土結(jié)構(gòu); 耐久性; 影響因素; 防治措施;

　　混凝土耐久性指的是混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長(zhǎng)期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力�；炷�土結(jié)構(gòu)耐久性是指在預(yù)定作用和預(yù)期的維護(hù)與使用條件下，結(jié)構(gòu)及其部件能在預(yù)定的期限內(nèi)維持其所需的最低性能要求的能力。由于認(rèn)識(shí)不足，技術(shù)人員在建設(shè)過程中往往憑借工程經(jīng)驗(yàn)，缺乏提高砼耐久性的理論研究和完善措施。因此，提高水工混凝土工程耐久性、增加其使用壽命成為了工程技術(shù)人員的研究重點(diǎn)，其直接影響項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1、 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性對(duì)工程的重要意義

　　混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的整體性、耐久性、可塑性，在防洪度汛、工農(nóng)業(yè)用水、水力發(fā)電、航運(yùn)養(yǎng)殖、環(huán)保旅游等方面被廣泛應(yīng)用。但水利水電混凝土工程多位于江河之上、大山峽谷之中，混凝土構(gòu)成材料在復(fù)雜的環(huán)境下出現(xiàn)了一系列的物理、化學(xué)現(xiàn)象，影響到其結(jié)構(gòu)耐久性。此外，許多混凝土構(gòu)造物由于各種原因達(dá)不到預(yù)定的使用年限，混凝土耐久性降低。因此，如何有效提高混凝土耐久性，延長(zhǎng)其使用壽命，減少補(bǔ)強(qiáng)加固費(fèi)用是建筑行業(yè)節(jié)約工程造價(jià)的關(guān)鍵。

　　2、 影響水工混凝土耐久性的因素

　　2.1、 設(shè)計(jì)因素

　　部分設(shè)計(jì)文件沒有針對(duì)混凝土所處環(huán)境和混凝土設(shè)計(jì)年限提出相應(yīng)的配合比要求，也沒有進(jìn)行相關(guān)配合比論證，沒有對(duì)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用量、骨料級(jí)配和粒型、外加劑和水泥適應(yīng)性及材料質(zhì)量均質(zhì)性等提出具體要求。同時(shí)，一些水工混凝土構(gòu)件細(xì)部構(gòu)造及幾何形狀等優(yōu)化不夠，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中等不利影響。還有一些水工混凝土建筑物在設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮無荷載情況下混凝土體積收縮的情況，使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不協(xié)調(diào)變形而產(chǎn)生多余內(nèi)力的現(xiàn)象等。

　　2.2、 施工因素

　　施工水平的高低是影響混凝土耐久性的重要原因之一。在施工過程中，由于施工方案不當(dāng)、施工人員操作不當(dāng)、機(jī)械設(shè)備能力不足、原材料控制不嚴(yán)或環(huán)境突變應(yīng)對(duì)不及時(shí)等原因，造成混凝土澆筑質(zhì)量較差，強(qiáng)度不均勻，抗裂能力降低，進(jìn)而影響其耐久性，如混凝土裂縫。很多水工混凝土均為大體積混凝土施工，在施工過程中如果沒有做好溫度控制，易出現(xiàn)裂縫。混凝土拌合不充分，運(yùn)距較遠(yuǎn)，路面不平整，振搗過度等同樣會(huì)使混凝土產(chǎn)生離析。此外，施工人員疲憊懈怠，平倉(cāng)振搗不及時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致混凝土均勻性、密實(shí)度不足。

　　2.3、 材料因素

　　混凝土級(jí)配不良，所使用砂石含泥量超標(biāo)，水泥水化熱較高，混凝土拌合用水氯離子、含堿量超標(biāo)，水灰比過大等也是影響水工混凝土耐久性的重要因素。

　　2.4、 環(huán)境因素

　　水工混凝土經(jīng)�；蛑芷谛缘脑馐墉h(huán)境水作用，且水利工程涉及地域范圍較廣，在高寒、高鹽、高熱潮濕等各類較為極端的氣候水文地質(zhì)條件地區(qū)均有分布。因此，環(huán)境因素對(duì)水工混凝土耐久性的影響極為重要。影響水工混凝土耐久性的因素表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

　　2.4.1、 混凝土碳化和鋼筋銹蝕

　　混凝土本身含有大量的毛細(xì)孔，空氣中二氧化碳與混凝土內(nèi)部的游離氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈣，混凝土堿性逐漸降低，當(dāng)碳化超過混凝土保護(hù)層時(shí)，造成混凝土疏松脫落，導(dǎo)致鋼筋失去保護(hù)層而產(chǎn)生銹蝕。前期是鋼筋表面局部出現(xiàn)銹斑，中期是鋼筋表面整個(gè)銹蝕，發(fā)生層裂，后期是鋼筋銹蝕加劇，混凝土脫落，造成鋼筋有效截面減小，結(jié)構(gòu)承載力下降，嚴(yán)重時(shí)，使鋼筋混凝土構(gòu)件喪失基本承載能力。由此可見，混凝土的碳化對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有很大影響。

　　2.4.2、 凍融循環(huán)

　　水工混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)行中，由于運(yùn)行條件的改變，工程所在地域的氣候環(huán)境變化，隨著干、濕、冷、熱的交替，結(jié)構(gòu)表面和內(nèi)部所含水分凍結(jié)和融合交替出現(xiàn)，造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，混凝土表面開始層層剝蝕，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)疏松等現(xiàn)象。

　　2.4.3、 化學(xué)（水質(zhì)）侵蝕

　　水利工程在復(fù)雜的自然環(huán)境影響下，侵蝕介質(zhì)經(jīng)常作用于混凝土結(jié)構(gòu)，侵蝕物和被侵蝕物之間發(fā)生一系列化學(xué)—物理反應(yīng)，逐漸使混凝土受到侵蝕，造成混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低直至破壞。常見化學(xué)侵蝕有淡水、一般酸性水、碳酸、硫酸鹽、鎂鹽腐蝕等。

　　2.4.4、 堿骨料反應(yīng)

　　它是引起混凝土耐久性下降的主要原因之一。硬化混凝土中的堿與骨料中的活性礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，導(dǎo)致混凝土發(fā)生膨脹、開裂，甚至破壞�；炷�土內(nèi)部發(fā)生的反應(yīng)，在混凝土工程中極易造成質(zhì)量隱患，可以在施工中限制混凝土的堿含量、摻用外加劑（如粉煤灰、減水劑、引氣劑等）及混合材料來提高混凝土的質(zhì)量和耐久性能。

　　3、 提高混凝土耐久性的措施

　　混凝土強(qiáng)度與密實(shí)性是影響耐久性的重要因素，提高耐久性必須保證混凝土強(qiáng)度，提高混凝土密實(shí)度。混凝土配合比的設(shè)計(jì)是保證混凝土耐久性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以在混凝土中摻用外加劑、外摻料改善混凝土施工性能，減少水化熱，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高混凝土耐久性。因此，在設(shè)計(jì)、施工、選材上可以采取合理措施對(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行控制。

　　3.1、 合理設(shè)計(jì)

　　應(yīng)注意結(jié)合工程所在環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的耐久性設(shè)計(jì)，提出混凝土耐久性設(shè)計(jì)的一系列重要指標(biāo)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工措施、檢查維護(hù)等要求。混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)、抗碳化、抗凍、抗?jié)B、抗氯離子滲透等耐久性能及鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)符合規(guī)范要求。構(gòu)件細(xì)部構(gòu)造應(yīng)有利于防腐，構(gòu)件截面幾何形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)單，減少應(yīng)力集中，表面有利于排水。

　　3.2、 合理施工

　　施工時(shí)應(yīng)做好完備的施工方案及措施，加強(qiáng)對(duì)施工人員的交底培訓(xùn)，合理安排人員、機(jī)械、材料的投入，避免澆筑過程臨時(shí)中斷，加強(qiáng)對(duì)施工過程的旁站監(jiān)督管控，嚴(yán)格遵守混凝土澆搗制度，避免漏振、過振，做好原漿抹面壓光，確�；炷�土密實(shí)度。尤其應(yīng)注意做好大體積水工混凝土澆筑過程中的溫度控制，采用內(nèi)降溫外保溫，提高混凝土抗裂能力，避免產(chǎn)生溫度裂縫。做好混凝土保溫、保濕養(yǎng)護(hù)工作，從養(yǎng)護(hù)時(shí)間、方法和材料等方面多下功夫。

　　3.3、 合理選用材料

　　選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等水化熱小的水泥。采用雜質(zhì)少、粒徑適中、級(jí)配好、堅(jiān)固性好的粗骨料。為防止堿骨料反應(yīng)對(duì)混凝土的破壞，除了對(duì)混凝土總堿量進(jìn)行限制外，還應(yīng)摻加粉煤灰等活性礦物摻合料。為增加混凝土的抗凍、抗?jié)B性能，在混凝土中摻加適量的引氣劑和高效減水劑。檢驗(yàn)及控制混凝土拌合用水，避免氯離子、堿含量等超標(biāo)。對(duì)水工鋼筋混凝土采用混凝土表面涂抹隔離保護(hù)層或?qū)︿摻钸M(jìn)行涂層保護(hù)等預(yù)防措施防止鋼筋銹蝕。

　　水工混凝土的耐久性涉及環(huán)境、設(shè)計(jì)、材料、施工等多個(gè)方面，在工程建設(shè)中應(yīng)根據(jù)水工建筑物的等級(jí)、所處自然環(huán)境條件、施工運(yùn)行管理?xiàng)l件、損壞的后果等，采取安全可靠、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理的措施，達(dá)到提高混凝土耐久性的目的。

　　4、 結(jié)語

　　由于水利水電工程建設(shè)受到自然環(huán)境的影響，導(dǎo)致其在實(shí)施過程中存在質(zhì)量問題，從而影響使用年限。只有嚴(yán)格控制影響質(zhì)量的不利因素，才能增加其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。