錦凌水庫大體積混凝土耐久性分析

王 心

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

錦凌水庫大體積混凝土耐久性分析

王 心

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

錦凌水庫是遼寧省錦州市境內的小凌河干流上唯一的重要控制性骨干工程。工程建設任務是以防洪、城市供水為主，其次是發電、灌溉及養殖，并兼顧改善地下水環境的大型綜合利用水利工程。工程樞紐部分采用混合壩型，壩體主要以混凝土重力壩為主，混凝土總量達到80.46萬m3，為了保證工程質量，必須對混凝土的耐久性進行全面分析。因此文章通過對影響混凝土耐久性的因素分析，提出混凝土耐久性控制措施，進而為錦凌水庫建筑工程提供重要的質量保障。

現狀；因素；措施；錦凌水庫；大體積混凝土

1 混凝土耐久性的現狀

目前我國正處于大規模水利工程建設期，這些已建成水工混凝土建筑物能否長期安全運行，關系到大江、大河的防洪渡汛等國計民生大事。但是由于對水工混凝土的耐久性要求考慮不足，致使一些水工混凝土結構未達到設計年限，就出現嚴重腐蝕現象，以至造成生命財產的損失。新建的錦凌水庫工程涉及到80.46萬m3的大體積混凝土量，由于混凝土體積較大，更要提高水工混凝土耐久性問題的認識，采取必要措施，以保證主壩的整體安全和使用壽命。

2 影響混凝土耐久性的因素

2.1 混凝土的碳化

錦凌水庫各壩段的鋼筋用量相對較多，大約重量2992t。尤其底孔壩段和引水壩段，設計鋼筋較多，且壩段相對較長，達到63m，均處于壩體揚壓力區域，當混凝土的碳化嚴重時會造成鋼筋銹蝕，減弱了對鋼筋的保護作用，這樣顯著增加混凝土的收縮變形，導致混凝土產生裂縫，造成水工建筑的破壞。

2.2 混凝土堿骨料反應

混凝土堿骨料反應，就是混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材料和水中的堿含量>0.6%時與骨料中的活性成份反應，生成堿的硅酸鹽凝膠，由于活性骨料經攪拌后在混凝土內部呈均勻分布，當水工建筑物施工完成后，在正常的使用過程中，一旦發生堿骨料反應，就會在混凝土內部產生應力，加大了混凝土內部應力，致使混凝土膨脹開裂，導致水工混凝土構件產生裂縫、變形的現象，必須引起施工部門的注意，實際施工過程中施工單位要及時對混凝土原材料進行了堿含量的試驗，目前各種試驗指標在設計范圍之內。

2.3 混凝土的抗滲性能

抗滲性是混凝土耐久性的一個重要指標，水工混凝土構件在內外壓力差的情況下，如果抗滲指標不符合設計要求，必然存在氣體或者液體從高壓處往低壓處移動滲透的現象，尤其對于低溫地區的水工混凝土結構，如果混凝土滲透性差，外界環境中的水或者其它液體及易進入到混凝土中，與其內部材料發生各種反應，混凝土性能不斷地降低，如果接觸到混凝土內部鋼筋，更會引起鋼筋腐蝕，混凝土保護層就會產生開裂或者脫落，嚴重影響到水工混凝土的質量安全。影響混凝土的抗滲性能因素較多，如水泥品種、水灰比、骨料級配、各種外加劑、施工工藝、環境溫度等[1]。

2.4 混凝土的抗凍性

水工混凝土建筑物凍害原因，是由于在低溫狀態下，混凝土細孔內的水分受到凍結，由液體變為固體，體積隨之加大，并伴隨著產生滲透壓力，當膨脹壓力和滲透壓力超過混凝土的抗拉強度時，必會引起混凝土膨脹變形，甚至開裂，當凍融循環達到一定程度時，混凝土裂縫就會相互貫通，嚴重降低混凝土強度，使得混凝土構件由里到外受到破壞。

2.5 混凝土的抗侵蝕性

水工建筑物所處自然環境的特殊性使其經常受到外界環境的侵蝕，混凝土本身就是一種復雜的混合物，主要是由水化硅酸三鈣、水化鐵酸鈣、氫氧化鈣等晶體物質組成，混凝土所處的環境中存在較多的鹽類，主要包括NaCl、Na2SO4、 mgSO4，多種物質之間反應極易生成鈣礬石，反應后固相會增加到原來的1.5倍，形成脹應力后，引起混凝土結構的開裂。同時水泥中的水化產物Ca(OH)2、與水中的NaCl、 mgCl2化學作用生成CaCl2、 mg(OH)2等物質，都是無凝膠作用的物質，嚴重地破壞了混凝土內部結構，同時侵入到混凝土內部后，與鋼筋反應發生銹蝕，降低了混凝土的力學性能，承受不住過多的負載，嚴重降低了混凝土的可靠性、耐久性[2]。

3 提高混凝土耐久性的措施

3.1 優化混凝土結構設計

錦凌水庫處于小凌河流域，屬北溫帶大陸性季風氣候，其特點是冬季多偏北風，夏季以西南風為主，溫度變化較大，寒暖、干濕變化明顯。設計單位根據工程所處環境，對混凝土設計使用年限、自然環境等進行耐久性設計，提出混凝土耐久性指標、結構構造等要求，構件截面幾何形狀力求簡單、平順、便于施工，易于成型。構件中受力鋼筋和構造鋼筋采用閉口鋼筋，以增加結構堅固、耐久。結構設計應盡量采用較高強度等級的混凝土，這可以使混凝土的性能、經濟性較好的匹配。另外施工過程中要嚴格遵守規范，采取有效可靠的措施和方法提高結構的耐久性和經濟效益。

3.2 合理選擇混凝土原材料

錦凌水庫原材料來源以當地天然砂料為主，在施工之前及時進行了室內外試驗，確保原材料的各種性能滿足設計要求，從源頭上保證混凝土的質量。在水泥品種選擇上，錦凌水庫選擇的撫順低熱大壩水泥，同時還要對水泥本身的抗熱性、抗凍性、抗腐性進行相應研究。增加混凝土抵抗力，減少作用力，必須保證混凝土具有良好的強度和密實度。骨料要求表面干凈，含泥量符合規范要求，良好的級配和粒形的骨料可以降低混凝土用水量，減少混凝土的干縮。同時控制鋼筋混凝土保護層厚度、鋼筋最小凈距、施工工藝等方面。

3.3 控制混凝土堿含量措施

從堿骨料反應的特點看出，骨料具有堿活性是混凝土發生堿骨料反應的先決條件，選擇質量良好的骨料是保證混凝土耐久性的重要條件，首先錦凌水庫采用撫順大壩水泥，屬于低堿水泥，有效避免了水泥中的堿含量，最終試驗堿含量未超過0.6%，保證了混凝土堿含量的控制。

3.4 摻入高效活性礦物摻料

錦凌水庫為了保證工程質量，混凝土中摻入適量粉煤灰、減水劑，節約了水泥、降低了混凝土的水化熱，改善了混凝土拌和物的和易性，提高了大體積混凝土的強度與密實度，使水泥石結構更為致密，并阻斷可能形成的滲透，此外還可以改變集料與水泥石的界面結構和界面性能，這些重要的作用，對增進大壩混凝土的耐久性及強度都起到重要的作用，有效地保證了工程質量。

3.5 控制施工工藝

混凝土的密實是保障混凝土諸多性能的極為重要的過程，施工工藝的選擇和質量控制能力是提高混凝土密實度尤為關鍵，因此施工過程中，監理嚴把質量關，現場混凝土的振搗過程嚴格按照程序進行，進而提高其密實度，提高了混凝土的防滲性，同時抗凍性、抗腐蝕性也得以提高，使得耐久性更好。混凝土澆筑完畢尚不具備足夠的強度時，水分過早的蒸發還會產生較大的收縮變形，影響混凝土的耐久性，所以混凝土養護質量是保證混凝土強度和耐久性的一道關鍵工序，良好養護對混凝土強度發展、改善孔結構、防裂具有重要作用。

[1]劉玉娟，文靜，王海蕾.淺淡混凝土耐久性[J]].科技信息，2012.23(07)：190-191.

[2]朱炳喜，許旭東.淺淡提升水工混凝土耐久性的技術措施[J].江蘇水利，2014(S1)：7-9.

1007-7596(2014)10-0175-02

2014-03-28

王心(1974-)，女，遼寧北票人，高級工程師，研究方向為合同管理(檔案管理)、水土保持環境影響、泥沙或工程質量監測、除險加固、工程與水文地質等。

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