水工混凝土常见病害及预防措施

试论水工混凝土的常见病害及预防措施摘要：水利工程是我国的基础产业工程，但水工混凝土却经常受到裂缝、冻胀、冲磨、空蚀、碱骨料反应、碳化、溶蚀和侵蚀等病害的威胁，严重影响其耐久性。因此很有必要对这些病害进行分析和研究论证，探讨可行的有效的处理措施和预控方案，并且在工程建设过程中做好宣传教育和引导，混凝土的耐久性问题不是设计、施工和运行管理单位任何一家的问题，而是大家面临的共同问题，我们一定要高度重视，认真对待，各参建及运行管理单位要齐心协力，全方位、多渠道地联合控制，确保混凝土质量，减少病害隐患及威胁，提高水工混凝土耐久。

关键词：水工混凝土；病害；预防措施

中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：

引言：水利工程是基础产业工程，目前我国正在大规模、高速度地进行水利开发，工程建设耗费了大量资源，水工混凝土的耐久性也直接关系到工程的使用寿命、加固费用、效益发挥和运行安全，但是水工混凝土却经常受到裂缝、冻胀、冲磨、空蚀、碱骨料反应、碳化、溶蚀和侵蚀等病害的威胁，由于工程耐久性不足，增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用，影响或限制了结构的正常使用功能并缩短结构的使用年限，影响效益和安全，不仅造成经济损失，而且严重浪费资源，引发社会问题。因此有必要对水工混凝土的常见病害进行分析和研究，并反馈到设计、施工和运行管理等方面来进行预防和控制，在工程建设管理的整个过程中，全方位、

多渠道的提高水工混凝土的质量和耐久性，延长工程使用寿命，确保国家可持续发展战略在水利建设开发过程中的有效施行。

1 常见病害分析

水工混凝土是水利工程建设中很重要的材料，使用种类繁多，也需要在各种各样复杂的环境条件下发挥作用和确保工程正常运行。根据水工混凝土建筑物的结构性特点和所处工作环境的不同，常见病害主要有裂缝、冻胀、冲磨空蚀、碱骨料反应、碳化、溶蚀和侵蚀七大类，其中前三类属于物理性病害，后四类属于化学性病害。由于工程自身因素和工作条件的差异，这几类病害对混凝土的危害程度也互不相同。

1.1 裂缝

裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一。裂缝是材料的不连续现象，属于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影响因素。裂缝的出现，多数在施工期就存在，有的虽然在施工期以后，也多在运行初期5～10年以内，不是由于运行期长工程老化问题，而是早期的问题。裂缝的存在直接导致混凝土抗拉性能的降低，裂缝也会引导有害物质进入混凝土内部，造成钢筋锈蚀，甚至混凝土结构破坏。对于水库蓄水发电和灌溉来说，挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏，如果渗漏量达到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；对于混凝土重力坝来说，如果裂缝达到一定贯穿深度和宽度，会引起坝体扬压力的急剧增长，削弱坝体的抗滑能力，对结构抗震非常不利，甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。

水工混凝土常见病害类型及影响框图

1.2 冻胀

一般认为，在温度正负交替过程中，混凝土微孔中的水成为结冰或过冷的水，体积膨胀产生冻胀压力，过冷的水迁移产生渗透压力，当两者的附加作用力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就遭受破坏。所以说冻胀破坏是一种物理性破坏，在我国的北方地区，水工混凝土受到这种破坏的情况比较严重。受冻融作用的影响，混凝土会变得酥松、鼓包、开裂，甚至层状剥落，使建筑物失去作用，进而对建筑物整体稳定造成影响。

1.3 冲磨和空蚀

冲磨主要是水流中的泥沙作用，我国河流多泥沙，和高速水流一起运动时磨蚀直接接触或临近的混凝土。空蚀是水工泄水建筑物工作中水流的一种特有现象，混凝土局部受到不规则的挤压变形而产生破坏。所以冲磨和空蚀都属于物理性病害。一般地，冲磨和空蚀是交替而又相互促进的，造成混凝土表面粗骨料裸露，混凝土表面凸凹不平，产生坑洞，进而造成钢筋外露和钢筋锈蚀。

1.4 碱骨料反应

骨料中含有的氧化硅等物质容易和水泥或混凝土中的碱（na2o、k2o）起反应，即碱骨料反应，显然这是一种化学病害。该反应生成吸水膨胀的凝胶，使混凝土产生开裂。

在上述所列病害类型中，以混凝土裂缝为首要病害，同时各类病害对混凝土的影响程度不同，同种病害在不同的混凝土建筑物上

造成的破坏也各种各样，另外还存在地域差异，就全国范围来说，各地的混凝土病害特征也是复杂多样。并且各种病害还会交叉感染，比如说，裂缝的存在会引起渗漏溶蚀、环境水侵蚀、冻胀破坏的扩展、混凝土碳化和钢筋锈蚀等。

2 预防措施

随着运行期的增长，水工混凝土的老化是客观现象，及时的维护和修补也是必要的，但是很多相关混凝土的病害却不是一般的老化问题，更多地与设计、施工和运行管理有密切关系，因此要减少或预防混凝土病害，就要从这几个方面采取预防措施。

2.1 工程设计

①水工混凝土建筑物的设计要从按强度设计的模式中解脱出来，更多地考虑建筑物长期使用过程中由于环境作用引起结构材料性能劣化、腐蚀对结构安全性与适用性的影响，尽可能延长工程寿命，避免资源浪费。

②水工混凝土建筑物的设计要严格按照国家现行有关标准执行，严格考虑建筑物正常使用过程中构件的预定检测和维护，并在结构设计时为此项工作提供可能性和工作面。

③水工混凝土遭受病害是不可避免的，只是程度轻重可以控制。所以混凝土构件在考虑了环境的侵蚀性和材料性能的老化过程后，要仍然可以保证结构应有的安全性和稳定性。

④同一建筑物中的不同构件所处的工作环境可能存在差异，其遭受病害的可能性和程度也会不一样，因此其耐久性就不同，所以

对于局部可能遭受病害严重同时可以更换的构件可以设计成拆装

和可更换型的，从而延长建筑物使用寿命。

⑤在建筑物的构造设计中，也可以有很多措施，比如，对混凝土表面进行粉刷或涂膜延缓碳化或减少水质侵蚀，在有效范围内增大混凝土钢筋保护层，对混凝土裂缝最大宽度的允许值进行认真论证和严格限定，设置合理的伸缩缝、沉降缝和施工缝，让结构可以自由变形，避免裂缝和不均匀沉降等。另外还可以设置有效的防渗、排水、抗冲刷和抗磨蚀措施等。

2.2 工程原材料

①合理选择水泥品种和标号，尽可能选用水化热小的水泥，适量掺加粉煤灰或矿渣等掺和料。

②严格对混凝土拌和用水进行检验，避免氯离子含量超标。

③尽可能采用较小的水灰比，减少混凝土的孔隙率。

④采用杂质少、粒径适中、级配好、坚固性好的砂石骨料。

⑤合理使用和掺加减水剂和引气剂等外加剂。

2.3 施工工艺

①建筑物的施工要符合工程设计和国家现行的施工规范、质量评定与验收规范的要求。

②严格执行工程施工监理和竣工验收制度，并进行耐久性专项质量检验。

③大体积混凝土要事先制定完备的温控措施计划，并在施工中严格执行。