水工結(jié)構(gòu)混凝土耐久性設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

王棟蕾 段瓊

(1、中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司河南，鄭州 450046; 2、中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司河南，鄭州 450046)

水工結(jié)構(gòu)混凝土耐久性設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

王棟蕾1段瓊2

(1、中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司河南，鄭州 450046; 2、中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司河南，鄭州 450046)

對(duì)于混凝土來說，強(qiáng)度和耐久性十分關(guān)鍵，它是保證水工混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期安全的前提。但在水工混凝土施工的工程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)混凝土的相關(guān)質(zhì)量問題，并且隨著人們對(duì)混凝土表面要求的逐漸提高，加強(qiáng)混凝土的質(zhì)量控制，提高水利工程的整體質(zhì)量就顯得尤為重要了。本文首先對(duì)影響混凝土耐久性的主要因素進(jìn)行了分析，然后從材料選擇、工程設(shè)計(jì)和工程施工方面，提出了提高混凝土耐久性的具體策略。

水工混凝土；強(qiáng)度；耐久性

1 引言

就混凝土結(jié)構(gòu)而言，耐久性主要是指在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的環(huán)境影響及使用條件下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)定使用年限內(nèi)維持其適用性和安全性的相關(guān)能力。混凝土的材料性質(zhì)是其耐久性和長(zhǎng)期安全性的基礎(chǔ)。目前由于自然環(huán)境的作用,我們通常會(huì)采用比較合理的原材料及配合比，且會(huì)選擇澆筑和養(yǎng)護(hù)相對(duì)優(yōu)良的混凝土,但在實(shí)際生活中，仍會(huì)經(jīng)常發(fā)生混凝土結(jié)構(gòu)過早劣化的情況。對(duì)于水工結(jié)構(gòu)混凝土來說，其自身需要長(zhǎng)期與水密切接觸,因此一旦出現(xiàn)裂縫等情況,在水的影響下破壞會(huì)更為嚴(yán)重。

2 水工混凝土耐久性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

長(zhǎng)久以來，怎樣合理控制水工結(jié)構(gòu)混凝土的裂縫并改進(jìn)混凝土耐久性，困擾著許多的專家。一些專家指出，對(duì)這個(gè)問題需要將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料優(yōu)化、謹(jǐn)慎施工與科學(xué)維護(hù)等方面結(jié)合起來綜合考慮。具體而言，需要做到以下幾點(diǎn)：

2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)優(yōu)化

目前我國(guó)的水工結(jié)構(gòu)混凝土，主要選擇28d齡期強(qiáng)度進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì),同時(shí)根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際環(huán)境，確定混凝土抗?jié)B和抗凍等級(jí)等耐久性指標(biāo)。但在實(shí)際工程中，一些有關(guān)人員在選擇原材料、設(shè)計(jì)配合比時(shí)未將強(qiáng)度與耐久性之間的關(guān)系考慮進(jìn)來,且缺少對(duì)裂縫與耐久性之間關(guān)系的探討。一般地，結(jié)構(gòu)混凝土如果采用28d齡期強(qiáng)度設(shè)計(jì),則比較適合于尺寸相對(duì)較小的板、梁、柱等結(jié)構(gòu),及要求最先承受荷載的結(jié)構(gòu)混凝土,或強(qiáng)度等級(jí)較低的水泥、摻和料摻量較小、28d齡期之后強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度較低的結(jié)構(gòu)混凝土。現(xiàn)在我國(guó)的水工結(jié)構(gòu)混凝土,存在一些尺寸較大、實(shí)際承載齡期較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)。如果我們對(duì)此采用28d齡期強(qiáng)度,則很有可能會(huì)導(dǎo)致混凝土水泥用量偏高、混凝土溫升速度較快且最高溫度較高,進(jìn)而導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生較多裂縫的不利后果。相比之下，對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸較大、實(shí)際承載齡期較長(zhǎng)的混凝土,我們可以多摻粉煤灰等摻和料,盡量充分利用粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度,采用90d甚至更長(zhǎng)齡期強(qiáng)度。事實(shí)上，將粉煤灰等摻和料合理?yè)郊拥交炷林?一方面可以節(jié)省水泥的用量,進(jìn)而使混凝土早期溫升速度和混凝土最高溫度有所降低,最終一定程度上減少混凝土的開裂風(fēng)險(xiǎn);另一方面則可以使水泥水化反應(yīng)產(chǎn)物逐步趨于穩(wěn)定,有利于提高混凝土的耐久性。

2.2 優(yōu)選原材料

在水工結(jié)構(gòu)混凝土中，骨料所占的體積比例大約為80%,它對(duì)混凝土綜合抗裂性能和耐久性十分關(guān)鍵,因此對(duì)于大型水利水電工程來說，必須謹(jǐn)慎的選擇混凝土骨料。比如灰?guī)r骨料混凝土，一般具有線脹系數(shù)較低、混凝土單位用水量和膠凝材料用量較低、混凝土綜合抗裂性能較高且耐久性較好的優(yōu)點(diǎn),如果條件可以達(dá)到，我們基本上都會(huì)優(yōu)先選用灰?guī)r骨料。但在實(shí)際施工中，往往對(duì)骨料的需求極大，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸可能會(huì)嚴(yán)重影響施工的進(jìn)程，所以目前我國(guó)的許多工程，購(gòu)買混凝土骨料時(shí)只能選擇就地取材，沒有很大的骨料優(yōu)選余地。從一些工程實(shí)踐中可以看出，我們與其過度看重骨料巖性和品質(zhì)，還不如認(rèn)真選擇骨料加工設(shè)備和加工工藝，以對(duì)骨料的級(jí)配及粒形完成優(yōu)化,從而減少混凝土單位用水量和膠凝材料用量,最終實(shí)現(xiàn)提高混凝土綜合性能的目的。

2.3 施工過程和施工組織

一般地，在我們?nèi)粘Ｊ┕み^程中，過硬的施工質(zhì)量是確保混凝土強(qiáng)度和耐久性極為關(guān)鍵的因素。水工結(jié)構(gòu)混凝土由于地理位置的特殊性，在對(duì)其進(jìn)行施工時(shí)常常會(huì)受到環(huán)境的制約，所以許多施工單位會(huì)轉(zhuǎn)而選擇流動(dòng)性大的泵送混凝土。事實(shí)上，與條件相同的普通混凝土相比，泵送混凝土具有無法改變的缺點(diǎn)，具體而言，它對(duì)用水量及膠凝材料用量的需求很大，并且在澆注時(shí)會(huì)形成很大的自生體積收縮，相對(duì)而言更加容易產(chǎn)生裂縫。因此如果條件允許，我們?cè)谑┕r(shí)應(yīng)盡可能選擇普通混凝土。另外，對(duì)于水工結(jié)構(gòu)混凝土來說，它的一些部位鋼筋過于密集，相關(guān)人員很難到達(dá)施工倉(cāng)面，所以在這些部位進(jìn)行澆筑時(shí)，經(jīng)常發(fā)生以振搗代替平倉(cāng)、漏振或過振的現(xiàn)象。其中，漏振對(duì)混凝土的密實(shí)性有很大威脅，而過振則很容易讓粗骨料和砂漿之間產(chǎn)生一定地分離，進(jìn)而對(duì)混凝土表面抗裂造成很大的損害。因此筆者建議在鋼筋過于集中、施工相對(duì)比較困難的地方，我們最好采用能夠免振搗的自密實(shí)混凝土，以確保混凝土的質(zhì)量。當(dāng)然，混凝土施工方式選擇與施工進(jìn)度、施工機(jī)械、現(xiàn)場(chǎng)施工管理等多個(gè)因素有關(guān)，實(shí)際施工時(shí)應(yīng)綜合考慮。

2.4 混凝土溫控防裂

在水工結(jié)構(gòu)混凝土中，同時(shí)存在著一些尺寸較大的部位，這些部位的混凝土由于實(shí)際條件制約，通常會(huì)受到鋼筋間距的限制，這時(shí)我們往往可以選擇強(qiáng)度較高的二級(jí)配泵送混凝土。與大壩混凝土相比，其膠凝材料用量較大，絕熱溫升較高，且混凝土早期升溫速度較快、達(dá)到溫峰的時(shí)間較短，溫控防裂難度更大，很可能會(huì)因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而產(chǎn)生一定地裂縫，進(jìn)而可能影響到混凝土地耐久性。在實(shí)際工程建設(shè)中，我們除了要盡量?jī)?yōu)選混凝土原材料，減小混凝土絕熱溫升、遲緩混凝土溫峰出現(xiàn)時(shí)間之外，采取合理的溫控措施來防止裂縫產(chǎn)生也是非常必要的。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著我國(guó)水利水電建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和發(fā)展，人們對(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性重要性認(rèn)識(shí)也在逐漸增強(qiáng)。然而，我國(guó)地域遼闊,環(huán)境條件十分復(fù)雜,雖經(jīng)幾十年的努力,但水工結(jié)構(gòu)混凝土耐久性問題仍未得到根本性的解決。但是,提高水工結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性是混凝土發(fā)展的必然趨勢(shì)。在本文中，筆者在對(duì)水工混凝土結(jié)構(gòu)耐久性反復(fù)研究的基礎(chǔ)上，初步得到了一些相關(guān)結(jié)論，希望能為我國(guó)水工建筑的安全發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

[1]孫志恒,張會(huì)文.水工建筑物混凝土耐久性防護(hù)新材料[A].第八屆全國(guó)混凝土耐久性學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2012

[2]李金玉、曹建國(guó)著,水工混凝土耐久性的研究和應(yīng)用[M],北京：中國(guó)電力出版社,2004.11

[3]樊航三、周飛、吳亮,溪洛渡水電站導(dǎo)流洞底板混凝土防裂試驗(yàn)研究[J],四川水力發(fā)電,2007,

[4]李金玉、彭小平、曹建國(guó)等,高貝利特水泥低熱高抗裂大壩混凝土性能的研究[J],硅酸鹽學(xué)報(bào),2004,

[5] GBT/50476-2008,混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范[s],北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009.1

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1007-6344（2015）08-0037-01

王棟蕾（1984— ）女，漢族，河南獲嘉人，碩士，現(xiàn)為中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司職工，研究方向：水工結(jié)構(gòu)

段瓊（1986— ）男，漢族，河南安陽(yáng)人，碩士，助理工程師，現(xiàn)為中建聯(lián)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司職工，研究方向：水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)