浅论水工混凝土耐久性

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[摘 要]随着我国水利工程的大力推进与发展，水工混凝土耐久性问题也越来越引起人们的关注与重视。本文分析了影响水工混凝土耐久性的有关因素，并提出了增强水工混凝土耐久性的一些方法与途径，对水工混凝土耐久性问题进行了一些有益的探讨。

[关键词]水工混凝土；耐久性

中图分类号：TV431 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0190-01

混凝土是水利工程中使用最为广泛的建筑材料之一，我国水利的经济规范（SD-139-85）规定，混凝土及钢筋混凝土水工建筑物的使用期，大型为80年，小型为50年。我国自解放后陆续修建了大量的水工混凝土建构筑物，为保证这些使用年限久远的水利工程的持续正常使用，每年投入在各类水工混凝土建构筑物上的维修保养费用极为巨大。因此，提高水工混凝土耐久性，减少巨额的维保费用具有十分重大的现实意义。

以笔者所处江苏地区来说，江苏地跨江淮，东临黄海，南北较狭长，属亚热带向暖温带过渡地区，气温变化交替频繁，水文环境复杂，对水工混凝土的耐久性要求尤其较高。在此，笔者根据自己所参与建设的淮沭泗河洪水东调南下续建工程、滨海县海堤达标四期工程等水利工程的经验教训与体会，谈一谈对水工混凝土耐久性问题的一点粗浅认识。

1.影响水工混凝土耐久性的因素

（1）设计因素

目前不少设计文件缺乏根据工程所在环境进行的有针对性的耐久性设计，缺少一些重要的混凝土耐久性指标，没有针对混凝土所处环境和混凝土设计年限提出相应的配合比要求和进行相关配合比论证，对混凝土与耐久性密切相关的原材料指标，如水泥标准稠度用量、骨料级配和粒型、外加剂和水泥适应性及材料质量均质性等没有提出具体要求。同时，一些水工混凝土构件细部构造及几何形状等优化不够，容易产生应力集中等不利影响，一些水工混凝土建构筑物设计时未充分考虑无荷载情况下因混凝土体积收缩影响，有些构件可能缩短，有些构件不缩短，从而使结构出现不协调变形而产生多余内力的情况等等。

（2）施工因素

施工水平的高低是影响混凝土耐久性的重要原因之一。施工过程中，由于施工方案措施不当、施工人员操作不当、机械设备能力不足、原材料控制不严或环境突变应对不及时等原因，造成混凝土浇筑质量较差，强度不均匀，降低抗裂能力，进而影响其耐久性。如：很多水工混凝土均为大体积混凝土施工，如施工过程中不注意做好温度控制，易出现温度裂缝；混凝土拌合不充分，运距较远，路面不平整，振捣过度等易使混凝土产生离析；施工人员疲惫懈怠，分层不明显，平仓振捣不及时，易导致混凝土均匀性密实度不足等等。

（3）材料因素

混凝土级配不良，所使用砂石含泥量超标，水泥水化热较高，混凝土拌合用水氯离子、含碱量等超标，水灰比过大等等这些材料因素也是影响水工混凝土耐久性的重要因素之一。

（4）环境因素

水工混凝土经常或周期性的遭受环境水作用，且水利工程往往所涉及地域范围较广，高寒、高盐、高热潮湿等各类较为极端气候水文地质条件地区亦均有分布，因此环境因素是影响水工混凝土耐久性的极为重要的因素之一。环境因素对水工混凝土耐久性的影响主要表现在碳化、冻融、化学侵蚀、碱骨料反应等几个方面。

①碳化。混凝土碳化是指混凝土在自然环境中，空气和水中二氧化碳渗透到混凝土内并与混凝土中的氢氧化钙发生化学反应后产生碳酸盐和水，使混凝土碱度降低的过程。碳化超过保护层时，在水与空气存在的条件下会加速钢筋锈蚀，同时还会加剧混凝土收缩，产生裂缝。

②冻融。混凝土处于保水状态及外界气温正负变化时，会使混凝土孔隙中的水反复发生冻融循环。在冻融过程中混凝土内部膨胀压力作用下，损伤逐步积累扩大，发展成连通的裂缝，使强度逐步降低，甚至完全丧失。

③化学侵蚀。水利工程所处自然环境复杂，经常受到侵蚀介质的作用，引起水泥石发生一系列化学和物理反应，使混凝土逐步受到侵蚀，造成强度降低乃至破坏。常见的化学侵蚀主要有软水侵蚀、碳酸盐腐蚀、硫酸盐腐蚀、镁盐腐蚀等。

④碱-骨料反应。碱-骨料反应指混凝土空隙中的碱溶液与混凝土骨料中活性矿物质在水环境中发生反应，造成混凝土发生体积膨胀、开裂甚至破坏。

2.改善水工混凝土耐久性的一些途径

（1）合理设计

水利工程设计时不能单纯以强度观念考虑问题，应注意结合工程所在环境特点进行有针对性的耐久性设计，提出混凝土耐久性设计的一系列重要的耐久性指标和结构构造、施工措施、检查维护等要求。混凝土最低强度等级、抗碳化、抗冻、抗渗、抗氯离子渗透等耐久性能及钢筋保护层厚度应符合规范要求。构件细部构造应有利于防腐，构件截面几何形状应力求简单，减少应力集中，表面有利于排水。

（2）合理施工

施工时应注意做好完备的施工方案及措施，加强对施工人员的交底培训，合理安排人员、机械、材料的投入，避免浇筑过程临时中断，加强对施工过程的旁站监督管控，严格遵守混凝土浇捣制度，避免漏振、过振，做好原浆抹面压光，确保混凝土均匀密实，确保混凝土浇筑过程中严格控制钢筋保护层不受影响和破坏。尤其应注意做好大体积水工混凝土浇筑过程中的温度控制，采用内降温外保温，提高混凝土抗裂能力的综合措施，避免温度裂缝的产生。做好混凝土保温、保湿养护工作，应从养护时间、方法和材料等方面多下功夫。

（3）合理选用材料

合理选择水泥标号及品种，尽量选用水化热小的水泥品种。采用杂质少、粒径适中、级配好、坚固性好的砂石骨料。尤其是混凝土粗骨料，应控制粗骨料中有害物质的含量，选用应考虑骨料的碱活性，防止碱-骨料反应对混凝土的破坏。为提高混凝土的抗渗、抗冻性，尽量选用抗蚀性能好，吸水性能差的骨料，选择合理的级配，提高混凝土拌合物的和易性。严格对混凝土拌合用水进行检验，避免氯离子碱含量等超标。对水工钢筋混凝土采用混凝土表面涂抹隔离保护层或对钢筋进行涂层保护等预防措施防止钢筋锈蚀，同时还可合理使用和掺加减水剂、引气剂等外加剂。

应当说水工混凝土的耐久性涉及环境、设计、材料、施工等多个方面，对于水利工程的质量高低、寿命长短、经济效益的实现均有重要的影响和深远的意义，因此我们应不断总结经验，加强此方面的研究与探索，为我国水利工程建设提供重要的保障。

参考文献

[1] 王冬梅.桥梁混凝土的耐久性问题研究[J].科技信息，2011（31）：I0196-I0196.

[2] 柏宝忠，王以仁.影响水工建筑物耐久性的主要因素及预防对策[J].水利水电技术，2004（10）：13-16.