对水利工程混凝土病害及预防问题的思考与探索

摘要：混凝土工程作为水利工程建设中的重要组成部分,其病害的防治和预防对于水利工程的后期运作具有非常重要的意义。本文首先分析了水利工程中混凝土病害的成因，然后深入研究了具体的处理措施及如何预防。本文是个人的一些见解，可与同行共同探讨。

关键词：水利工程；混凝土；病害；成因；处理；预防；

前言

混凝土是水利工程建设中的重要材料，混凝土施工是水利工程建设中的重要环节。设计不合理、施工质量欠佳、运行管理不善或使用条件改变、遭受意外荷载及材料老化等，会引发贯穿性裂缝，或在混凝土内部形成连通的蜂窝孔洞等深层缺损，或导致变形缝止水失效。因此在施工全过程中对混凝土加强质量控制、对保证工程质量、防患于未燃、避免不必要的时间和资金浪费等有着重要的意义。

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一、病害问题分析

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、冲磨和空蚀。

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，会引起坝体抗压力的急剧增长，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。

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。

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混凝土。空蚀是水工泄水建筑物工作中的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。

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。

二、预防措施分析

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。

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、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。

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。④改进施工机械，改善施工操作方法，确保混凝土均匀密实⑤混凝土浇筑过程中严格控制钢筋保护层不受影响和破坏。⑥加强混凝土养护，要从养护方法、时间和材料等方面下工夫。

4、运行管理

① 严格按照设计预定的工况进行运行，不应有超出设计范围的工况，对于设计预定的但是不常用的工况运行期间要加强监测和控制。② 建立严格的运行管理规章制度并在运行中严格执行。③ 设计人员要向建设单位或运行单位的相关人员提出建筑物使用过程中日常维护措施、设计预定的定期维修、部件更换、监测要求和定期安全鉴定计划的内容，做好运行安全技术交底。④ 对于建筑物的特殊部位要经常性检测，特别是处于严重腐蚀性环境作用下的构件和部位。⑤ 定期进行安全鉴定。⑥ 对于检测和安全鉴定中发现的问题，要及时进行科学规范的处理。

三、结语

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、多渠道地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。

参考文献

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