水利工程混凝土質量通病及處理

【摘 要】混凝土工程施工過程中，經常產生一些質量缺陷，影響結構的安全。混凝土是當前最廣泛使用的建筑結構材料之一，然而，混凝土病害在建筑工程中是經常出現的問題，結合多年的工作經驗，本文對混凝土工程常見病害的產生和防治進行探討。

【關鍵詞】水利工程；塑性；裂縫；漏水；凍融；空蝕；處理

水是生命之源，水利是農業的命脈。農村小型水利工程是農村重要的基礎工程設施，涉及千家萬戶的生產生活。小型水利工程設施運行的好壞與“三農”問題密切相關。建立科學合理的小型水利工程管理體制可以保證工程的安全運行和效益的充分發揮，推動政府職能轉變，推進社會主義新農村建設。

1 裂縫

由于混凝土的裂縫經常會給工程帶來不同程度的危害，所以，裂縫預測與控制的研究一直是混凝土界的重大課題。隨著科學技術的發展，新材料、新技術、新工藝不斷涌現，導致混凝土開裂原因趨向于復雜化，因此，混凝土裂縫的預測與控制也不斷面臨新的問題和挑戰。 混凝土裂縫問題是一個由多因素協同作用的復雜的系統問題，目前就單方面的開裂原因來進行混凝土裂縫預測與控制，其應用范圍有很大的局限性。微裂縫不會影響工程的質量，但過寬的裂縫會引起混凝土中鋼筋的銹蝕，降低結構的耐久性;損壞結構的外觀，影響正常使用;嚴重的還會影響結構的安全。

1.1 塑性裂縫

1.1.1 塑性收縮裂縫

混凝土澆筑后，外露的表面因風吹日曬迅速蒸發變干體積縮小變形，而內部仍舊是塑性體，在施工剛完甚至還沒有澆筑完時就出現的裂縫。這種裂縫通常不連續，很少發展到邊緣，在塑混凝土結構中，典型裂縫呈對角線方向，縫長一般較短，約30cm左右，嚴重時裂縫也能互相連通，如有鋼筋，裂縫方向會有改變。主要原因是混凝土表面未覆蓋、灑水養護不及時。

1.1.2 塑性沉降裂縫

在混凝土深層斷面，澆筑后會不斷下沉，當混凝土開始初凝時，如遇到鋼筋或模板連接螺栓、模板磨擦力等會阻止這種沉降，則會產生沉降裂縫。主要原因是振搗不密實，混凝土表面初凝前后抹壓收漿不夠。

1.2 干縮裂縫

骨料粒徑小、含水量增加、引氣劑等外加劑超過5%、齡期過短等因素會使混凝土體積收縮時產生干縮裂縫，這種裂縫一般發生在數月后，多呈龜裂狀。

1.3 溫度裂縫

大體積混凝土澆筑后，水泥水化熱作用使內部混凝土溫度升高，由于環境溫度低，混凝土溫 度開始下降，降溫過程混凝土發生收縮，收縮受到內部未降溫混凝土的阻止，混凝土受拉，在混凝土表面則會產生無規則的溫度裂縫。這種裂縫一般呈網狀，產生的時間大約在澆筑后一個星期左右，比干縮裂縫早得多。所以混凝土澆筑后，要加強養護，注意環境氣溫變化，搞好保溫措施，使混凝土內外溫差不宜過大。

1.4 結構裂縫

構筑物應力發生突變部位，容易產生裂縫，這是施工無法避免的，所以在設計時，對有整體固結要求的建筑物，必須改為漸變斷面結構，以緩減過分應力集中；而對無整體要求的結構，設計應采用分縫施工的方法，并按需要在分縫處設置止水。若設計不當，便會形成結構裂縫。

1.5 由基巖或老混凝土的約束產生裂縫

大體積混凝土或墻體澆筑在堅硬基巖或老混凝土基面上，由于新澆筑混凝土硬化過程中收縮受其約束，會產生裂縫，一般在經過一個冬季后檢查便會出現。對大面積混凝土，裂縫呈無規則狀，對墻體裂縫呈垂直墻長方向，不貫通。這種裂縫主要是在設計時分縫間距過大，施工中采用原材料的收縮性較大、水灰比太大、振搗不過關、養護不夠等因素造成的。

1.6 超載或設計不當引起裂縫

由于超載或設計不當引起的混凝土裂縫，一般較平直，多發生在最大拉應力區，可以進行結構應力配筋核算，也可以用儀器檢測混凝土內應力值證實。

2 混凝土滲水漏水

雖然鋼筋混凝土是水工結構良好的建筑材料，但要使其完全不滲水漏水，幾乎不可能，有時滲水不明顯會引起鋼筋銹蝕及混凝土凍融破壞，當漏水較大時還會加大水的損失造成不應有的浪費，所以一般都應進行防滲漏處理。混凝土滲水漏水有如下幾種情況：混凝土施工因振搗不密實而滲水漏水；混凝土施工縫處理不良而滲水漏水；混凝土因裂縫而滲水漏水；沿模板貫穿鋼拉桿滲水；應設止水帶的伸縮縫因施工埋設不良或漏設必然造成滲水漏水等。

3 混凝土凍融破壞

混凝土微孔隙中的水，在正負溫度交替作用下，其中毛細孔內的水結冰會產生很大的冰壓力；凝膠體微孔內的水過冷發生遷移，形成凍脹壓力和滲透壓力聯合作用使混凝土材料產生疲勞應力，造成混凝土強度降低，使混凝土內微裂逐漸增加、擴展、互相串通，產生由表及里的剝落破壞。

3.1 材料對混凝土抗凍性的影響

3.1.1 外加劑

引氣劑能有效地降低水的表面張力，減小骨料之間的摩擦力，起到增塑作用，改善混凝土的和易性，減小離析和泌水現象，使混凝土均勻、密實，提高混凝土抗凍融破壞能力。所以適量運用外加劑能提高混凝土的抗凍性。

3.1.2 摻合料

單摻粉爆灰一般會隨摻量增加而使混凝土抗凍性降低。摻硅粉不僅會使混凝土強度明顯提高，而且會改善汽泡參數，半徑減小，從而使混凝土抗凍性提高。

3.1.3 砂石骨料

骨料本身的密實性太差，或含泥量過高，會使混凝土抗凍性降低。

3.2 配合比對混凝土抗凍性的影響

3.2.1 水灰比

水灰比越大，毛細孔越多，混凝土的密實度越差，吸水率越大，在混凝土凍融過程中產生的凍脹壓力和滲透壓力也越大，所以混凝土抗凍性隨水灰比的增大而降低。

3.2.2 骨灰比

在水灰比相同條件下，混凝土的抗凍性隨著砂石骨料用量與水泥用量之比的增大而降低。就是說對有較高抗凍要求的混凝土，其水泥用量不能太低，砂石骨料用量不能太多。

3.3 施工工藝對混凝土抗凍性的影響

3.3.1 拌和工藝

準確地按設計配合比拌制出均勻的混凝土混合料是保證混凝土各項性能的基礎。一般人工拌和混凝土的含氣量比機械攪拌的含氣量多出一半，這會大大影響混凝土的抗凍性，因此混凝土拌和均要求機械攪拌。

3.3.2 養護

混凝土成型后早期受凍時的強度越低，對混凝土后期抗凍性影響就越大，所以必須加強養護，保證混凝土初期受凍時強度超過允許的最大強度界值。

4 沖磨空蝕破壞

沖擊磨損和空蝕破壞，是水工建筑物常見病害之一，特別是當流速較高，水流中挾帶沙石等磨損介質時，這種破壞更為嚴重。

4.1 懸移質泥沙

當水流含懸移質泥沙，泥沙顆粒以較小角度沖擊流道表面，對邊壁施以切削作用和沖擊作用，從而造成建筑物表面磨損。這種磨損和水流速度、沙石速度、沙石粒徑、砂石顆粒形狀及硬度、沖磨歷時等因素相關。

4.2 推移質泥沙

推移質沙石以滑動、滾動及跳動的方式在建筑物表面運動，除了磨擦切削，還有跳躍沖擊作用，當材料強度達極限值或疲勞限值時，則會發生破壞，開始表層剝落，并向縱深擴展，如遇不平整表面或護面接縫，受力狀態更加復雜，在動水壓力作用下，還能將護面掀起，加劇破壞，形成深坑，最后使建筑物遭到嚴重破壞。

4.3 高速含沙水流

當高速含沙水流流過建筑物體型不佳或不平整處時，會與邊界分離，降低局部動水壓強，在低壓區形成許多孤立的單個空泡，在空化水流進入相鄰高壓區時空泡潰滅，輻射出沖擊壓力，作用于建筑物表面材料，使混凝土表面發生剝蝕破壞。

5 化學侵蝕

混凝土是以水泥為膠結材料，砂、石為骨料，通過水泥水化凝固成氣、液、固三相并存的多孔性非均質性剛體材料。由于外部某些物質，如酸、堿、鹽以及大氣中各有害氣體與混凝土中某些組分通過化學反應產生病害。

6 鋼筋銹蝕

6.1 混凝土保護層碳化

在硬化的混凝土中，由水泥水化作用形成大量的氫氧化鈣，混凝土具有高堿性，使鋼筋表面形成一層很薄的氧化鈍化膜，有效地抵制鋼筋銹蝕。空氣中的二氧化碳氣體不斷地沿著不飽和水的混凝土連通毛細孔滲入混凝土中，與混凝土孔隙中的氫氧化鈣發生中和反應，使混凝土中堿度降低，生成弱堿性的碳酸鈣現象，即碳化。

6.2 氯離子侵害

由混凝土原材料帶進混凝土拌和物或混凝土環境含鹽介質滲入，致使鋼筋周圍的孔隙液中氧離子滲入鋼筋表面鈍化膜，造成鈍化膜破壞。另外氯離子的存在還增加了混凝土的導電性，加速鋼筋銹蝕。鋼筋混凝土構件的環境水、土若存在氯離子或氯化物，氯離子也會通過混凝土侵入到鋼筋表面。

6.3 氧和水的作用

無論混凝土保護層碳化、裂縫或氯離子的侵害等引起的鋼筋銹蝕，氧和水都是發生銹蝕的必要條件。一般情況下，在干燥或完全處于水中的混凝土內的鋼筋，很少或根本不銹蝕，而當有溶于水中的氧存在時，則發生吸氧腐蝕。水工建筑物多與水接觸，常處于干濕交替狀態，為氧的擴散和溶解提供了方便條件，從而加速了混凝土中鋼筋的銹蝕。

6.4 裂縫對鋼筋的影響

混凝土裂縫原因是多方面的，混凝土澆筑后養護差、早期塑性收縮、振搗不密實的塑性沉陷、混凝土干縮、模板變形、地基變形、溫度變化、應力超限、骨料不良、水泥安定性差、化學腐蝕等等，特別是鋼筋銹蝕造成混凝土保護層順筋裂縫，為空氣和水分以及其它物質到達鋼筋表面提供了方便通道，加劇了鋼筋銹蝕。

參考文獻

[1]何克勤;混凝土標準試件測強結果[J];福建建材;2008年01期

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