淺議水工混凝土構(gòu)筑物耐久性

李 東

(山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013)

淺議水工混凝土構(gòu)筑物耐久性

李 東

(山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013)

混凝土是工程建設(shè)中的主要原材料之一，同時(shí)也是影響工程質(zhì)量和耐久性的主要因素之一。如何能夠有效提升水工混凝土構(gòu)筑物耐久性，受到了社會(huì)各界廣泛的關(guān)注和重視。就水工混凝土構(gòu)筑物耐久性影響因素進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況，提出合理的措施予以完善，延長(zhǎng)工程的耐久性和使用壽命。

水工混凝土構(gòu)筑物，引氣劑，孔隙率，穩(wěn)定性，耐久性

混凝土是工程建設(shè)中用量較多的材料之一，由于材料特性，混凝土耐久性很容易受到多種因素影響，形成了一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，其中包括材料本體，同時(shí)包括環(huán)境因素和工程運(yùn)行條件帶來(lái)的影響等。對(duì)于水工混凝土構(gòu)筑物而言，由于建筑物長(zhǎng)期浸泡在河流湖泊中，水環(huán)境中含有大量的腐蝕性離子和微團(tuán)物質(zhì)，這些物質(zhì)通過(guò)長(zhǎng)期浸泡逐漸滲透到水工混凝土構(gòu)筑物內(nèi)部，加劇鋼筋銹蝕，骨料脫落等等。種種因素影響，都可能導(dǎo)致水工混凝土構(gòu)筑物的耐久性和使用壽命受到影響，埋下一系列安全隱患。故此，加強(qiáng)水工混凝土構(gòu)筑物耐久性研究，可以改善其中存在的不足，充分把握影響因素，尋求合理措施來(lái)延長(zhǎng)水工混凝土構(gòu)筑物的耐久性，為后續(xù)工程建設(shè)提供參考。

1 水工混凝土構(gòu)筑物耐久性概述

水工混凝土構(gòu)筑物由于自身特性，很容易受到客觀因素影響，進(jìn)而威脅到工程的耐久性和使用壽命。就混凝土耐久性來(lái)看，主要是指在設(shè)計(jì)年限內(nèi)，抵御外界環(huán)境影響的能力，包括混凝土質(zhì)量、環(huán)境介質(zhì)的侵蝕作用和使用安全期限等等。就混凝土質(zhì)量自身來(lái)看，其中主要包括水灰比、振搗密實(shí)、濕養(yǎng)護(hù)和無(wú)裂縫的水工鋼筋混凝土等因素，都會(huì)影響到混凝土質(zhì)量[1]。就混凝土的使用安全期限來(lái)看，一般情況下建筑物要求使用安全期限在50年～100年左右，環(huán)境介質(zhì)侵蝕是影響混凝土使用年限的主要因素之一，其中包括水溶液、物理、化學(xué)和大氣帶來(lái)的侵蝕作用，可能導(dǎo)致混凝土炭化，氯離子入侵導(dǎo)致鋼筋材料出現(xiàn)銹蝕作用，加劇材料之間的磨損。對(duì)于大型工程而言，混凝土質(zhì)量高低的意義較為深遠(yuǎn)，如果混凝土耐久性不足，所產(chǎn)生的后果將是十分嚴(yán)重的，也將為社會(huì)帶來(lái)十分沉重的后果。故此，當(dāng)前大型的工程建設(shè)中，對(duì)于混凝土的耐久性重視程度較高，由于工程規(guī)模較大，所以進(jìn)入維修期后，所產(chǎn)生的維修費(fèi)用較大，如何能夠在提升混凝土耐久性的基礎(chǔ)上，盡可能降低工程維修費(fèi)用，成為當(dāng)前水工混凝土構(gòu)筑物建設(shè)的首要考慮問(wèn)題之一。

2 水工混凝土構(gòu)筑物的耐久性分析

在社會(huì)主義現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度不斷加強(qiáng)下，新時(shí)期的水工混凝土構(gòu)筑物數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，由于水工混凝土構(gòu)筑物自身特性，其耐久性很容易受到經(jīng)濟(jì)因素、環(huán)境因素、技術(shù)因素以及材料設(shè)備因素影響，進(jìn)而威脅到構(gòu)筑物整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和質(zhì)量安全。在水工混凝土構(gòu)筑物設(shè)計(jì)中，耐久性是設(shè)計(jì)時(shí)需要予以高度關(guān)注的一個(gè)指標(biāo)，這就需要在水工混凝土構(gòu)筑物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期限內(nèi)，確保結(jié)構(gòu)和構(gòu)件可以正常使用，伴隨時(shí)間變化滿足預(yù)期功能需求[2]。一般情況下，水工混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命要求在50年以上，但是在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于工程材料質(zhì)量偏低，可能導(dǎo)致工程崩塌事故出現(xiàn)，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，還會(huì)威脅到人員的生命安全。這樣，在后續(xù)混凝土構(gòu)筑物維修和改建中，需要花費(fèi)大量的成本費(fèi)用，影響到工程的經(jīng)濟(jì)效益。故此，在水工混凝土構(gòu)筑物設(shè)計(jì)中，應(yīng)該做好承載力計(jì)算、抗裂和變形的計(jì)算，優(yōu)化耐久性設(shè)計(jì)。

影響水工混凝土構(gòu)筑物耐久性的因素較為多樣，可以從兩個(gè)方面著手分析。其一，混凝土強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)缺陷、滲透性和水泥品種，亦或是外加劑和骨料活性等因素都可能影響到水工混凝土構(gòu)筑物質(zhì)量；其二，外部環(huán)境溫度、濕度和侵蝕性介質(zhì)等等。如果混凝土耐久性不足，將導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)缺陷，施工活動(dòng)無(wú)法有序開(kāi)展，影響到工程施工質(zhì)量。

3 水工混凝土構(gòu)筑物耐久性的應(yīng)對(duì)措施

通過(guò)對(duì)水工混凝土構(gòu)筑物耐久性影響因素分析可以了解到，為了能夠有效提升混凝土耐久性，首先一點(diǎn)是降低混凝土孔隙率和毛細(xì)管孔隙率，尤其是混凝土拌合用水量應(yīng)該根據(jù)實(shí)際要求來(lái)控制。但是，如果單純降低用水量，也會(huì)影響到混凝土原本的性能發(fā)揮，甚至出現(xiàn)混凝土振搗成型困難問(wèn)題的出現(xiàn)，進(jìn)而影響到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性，出現(xiàn)裂縫缺陷，混泥土強(qiáng)度和耐久性隨之下降。故此，如何能夠做好水工混凝土構(gòu)筑物耐久性設(shè)計(jì)和施工活動(dòng)，對(duì)于水工混凝土構(gòu)筑物耐久性影響較為深遠(yuǎn)。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水工混凝土構(gòu)筑物設(shè)計(jì)中，由于所處環(huán)境不同，所以對(duì)于水工混凝土構(gòu)筑物不同部位的耐久性提出了不同的要求。1)水灰比，對(duì)于當(dāng)前的水工混凝土構(gòu)筑物設(shè)計(jì)規(guī)范中，并未明確不同作業(yè)條件下的抗?jié)B性、抗侵蝕性，應(yīng)該規(guī)定混凝土水灰比的最大值，確保水灰比設(shè)計(jì)在合理范圍內(nèi)；2)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，水工混凝土構(gòu)筑物的耐久性在滿足實(shí)際要求基礎(chǔ)上，要求混凝土強(qiáng)度超過(guò)一般建筑物結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；尤其是路橋水工混凝土構(gòu)筑物工程結(jié)構(gòu)，對(duì)于耐久性的要求較高，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡可能選擇更大一些的標(biāo)號(hào)；3)保護(hù)層強(qiáng)度，根據(jù)水工混凝土構(gòu)筑物設(shè)計(jì)要求，閘墩的一般保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度在50 mm～70 mm之間，墻壁和橋梁則為30 mm～50 mm，確保工程的各項(xiàng)條件滿足耐久性要求，無(wú)論是橋面板還是欄桿之類(lèi)的細(xì)薄構(gòu)件，保護(hù)層設(shè)計(jì)度應(yīng)該控制在20 mm以內(nèi)；4)裂縫問(wèn)題，水工混凝土構(gòu)筑物施工中，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，在一般溫和環(huán)境中的裂縫寬度允許在0.33 mm以內(nèi)，中等環(huán)境為0.2 mm以內(nèi)，惡劣環(huán)境則為0.1 mm以內(nèi)，通過(guò)大量的實(shí)踐研究可以了解到，裂縫和鋼筋銹蝕并無(wú)直接關(guān)系，裂縫不大于0.2 mm并不會(huì)對(duì)鋼筋銹蝕產(chǎn)生影響，如果是超過(guò)0.3 mm則可能出現(xiàn)鋼筋銹蝕現(xiàn)象[3]。

3.2加入引氣劑

在大量的水工混凝土構(gòu)筑物工程建設(shè)中，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)如何能夠提升混凝土抗凍和耐久性，可以通過(guò)在混合料板中加入一定量的引氣劑。就引氣劑來(lái)看，自身具有增水作用的表面活性物質(zhì)特點(diǎn)，在一定程度上可以降低混凝土拌合水的表面張力，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量微小氣泡，這些氣泡可能阻斷毛細(xì)管通路，進(jìn)而在混凝土結(jié)冰后內(nèi)部壓力過(guò)大，無(wú)法得到充分的釋放，破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。受到氣泡的影響，外界水分無(wú)法有效融入其中，混凝土的滲透性同樣受到不同程度上的影響，但可以起到潤(rùn)滑作用，促使混凝土和易性得到有效改善。所以，在混凝土中加入引氣劑，促使混凝土內(nèi)部具有充足的氣體，強(qiáng)化混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，混凝土的耐久性自然得到顯著提升[4]。

我國(guó)在20世紀(jì)50年代初，對(duì)于混凝土抗凍性和耐久性做出了明確的解釋說(shuō)明，其重要性得到了廣泛的認(rèn)同和關(guān)注，逐漸研發(fā)出松香熱聚物加氣劑，在水工混凝土構(gòu)筑物中應(yīng)用可以起到良好的成效，提升混凝土耐久性。由于我國(guó)正處于社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)階段，所以通過(guò)摻入引氣劑可以有效提升混凝土的耐久性，但是混凝土強(qiáng)度和耐腐蝕性會(huì)在不同程度上下降。

3.3活性礦物摻合料

我國(guó)當(dāng)前正處于社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程不斷加快的背景下，所以工程數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，相應(yīng)對(duì)于混凝土的需求量提升。為了能夠提升混凝土資源利用效率，降低混凝土成本，應(yīng)該利用有限成本來(lái)延長(zhǎng)混凝土工程使用壽命，滿足社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的同時(shí)，降低資源消耗，維護(hù)生態(tài)平衡，打造資源節(jié)約型社會(huì)。在混凝土配置中，水泥在其中用量最大，同時(shí)也是價(jià)格最貴的材料，直接影響到混凝土的整體質(zhì)量。所以，在滿足混凝土質(zhì)量要求基礎(chǔ)上，盡可能減少水泥用量，越來(lái)越多具有活性的摻合料用于代替水泥，如礦渣和粉煤灰等，得到了廣泛的應(yīng)用，可以創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)相關(guān)資料研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰在混凝土中應(yīng)用，盡管可以起到代替水泥的作用，但是隨著粉煤灰用量增加，原本的抗凍能力隨之下降。粉煤灰的摻量和水灰比變化直接影響到混凝土的孔結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，粉煤灰摻合量增加，隨著時(shí)間的增加，孔隙率隨之下降，改變了原有混凝土孔尺寸，影響到工程整體質(zhì)量和安全。

4 結(jié)語(yǔ)

路橋建筑物長(zhǎng)期浸泡在河流湖泊中，水環(huán)境中含有大量的腐蝕性離子和微團(tuán)物質(zhì)，這些物質(zhì)通過(guò)長(zhǎng)期浸泡逐漸滲透到水工混凝土構(gòu)筑物內(nèi)部，加劇鋼筋銹蝕，骨料脫落等等。故此，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，適當(dāng)?shù)膿饺胍龤鈩蚴遣捎没钚該胶狭洗嫠啵嵘せ炷翗?gòu)筑物耐久性，延長(zhǎng)構(gòu)筑物使用壽命。

[1] 周 循.淺析水工混凝土構(gòu)筑物滲漏的原因及解決措施[J].經(jīng)營(yíng)管理者,2017,16(10):395.

[2] 姜永華.城市污水處理廠水工混凝土構(gòu)筑物裂縫的成因及控制[J].廈門(mén)科技,2015,22(4):57-59.

[3] 聶俊坤.多因素復(fù)合作用下水工混凝土材料劣化規(guī)律研究[D].鄭州：華北水利水電大學(xué),2016.

[4] 胡穩(wěn)華.預(yù)制及現(xiàn)澆混凝土構(gòu)筑物在地表水取水工程中的應(yīng)用[J].給水排水,2013,49(6):101-103.

Discussiononthedurabilityofhydraulicconcretestructure

LiDong

(Shanxi2ndConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

Concrete is one of major materials in engineering construction and is also one of important majors influencing engineering quality and durability. Therefore, it has aroused social attention for how to effectively improve hydraulic concrete structure durability. The paper analyzes factors influencing hydraulic concrete structure durability. Combining with actual conditions, it puts forward rational measures for improvement, so as to prolong the engineering durability and serving life.

hydraulic concrete structure, air-entraining agent, porosity, stability, durability

1009-6825(2017)29-0052-02

2017-08-07

李 東(1975- )，男，工程師

TV331

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