探析水工混凝土建筑物常見病害及其處理措施

盛山林

青海引大濟湟水電建設有限責任公司，青海西寧 800001

作為國家重要的基礎設施，水利工程建設質量不僅關系到其經濟效益的實現，而且關系到人民群眾的生命財產安全。因此，加強水利工程施工質量控制意義重大。水工建筑物是水利工程的關鍵性組成，其施工質量直接影響水利工程運行的安全性、穩定性與長久性。然而，水工建筑物存在許多常見病害，如裂縫、凍脹、沖磨等，對工程耐久性造成很大影響，并且導致水利工程維護費用大大增加。因此，在水工混凝土建筑物施工中，施工單位必須做好工程質量管理工作，制定合理有效的管理方案，并將其落實到施工全過程中，在最大程度上消除水工混凝土建筑物病害，保證工程質量與施工安全。

1 水工混凝土建筑物的常見病害

1.1 裂縫

混凝土裂縫屬于物理病害，在水工混凝土建筑物施工中較為常見。裂縫指的是混凝土材料的連續性不足，從而產生斷裂現象。混凝土裂縫會影響水工建筑物的穩固性與耐久性。調查研究表明，大部分裂縫產生于施工期間，而非使用期間。由于沒有做好混凝土施工質量控制工作，水工建筑在施工中就出現裂縫，隨著時間的推移，建筑逐漸老化，這些裂縫會不斷加大，直到出現問題才被人們發現。對于水工混凝土建筑物來說，裂縫是較大的安全隱患，不僅導致建筑物抗拉性能降低，而且導致水、腐蝕性物質流入混凝土中，從而腐蝕內部鋼筋，甚至會破壞建筑結構整體的完好性。例如，當混凝土重力壩的裂縫寬度、深度等數值達到一定標準時，就會對壩體結構的安全性與穩固性造成嚴重影響，導致壩體抗滑性被削弱。因此，施工單位必須重視裂縫問題，并且采取有效措施進行處理[2]。

1.2 凍脹

與裂縫相同，凍脹也是物理病害之一。在水工建筑物建設和使用過程中，凍脹病害多在北部地區出現，由于北部地區氣候寒冷，早晚溫差較大。夜間溫度較低時出現凍脹，午間溫度較高時冰融，導致混凝土結構出現起鼓、剝落、裂縫等現象，導致水工建筑整體結構受到很大破壞，建筑功能完全喪失。

1.3 沖磨與空蝕

多數水工建筑物在河流中修建，河流中含有許多泥沙，一旦流速快，河流中泥沙的下流速度也會顯著增加，泥沙會對混凝土產生共同作用，導致水工建筑物觸水部位的混凝土受到猛烈沖擊，在長時間的磨蝕下，混凝土會被破壞；在泄水建筑物工作過程中，當建筑物局部遭受不規則擠壓時，混凝土就會受到破壞，這就是空蝕。沖磨與空蝕在性質上都屬于物理病害，二者經常交替出現，不僅導致混凝土表面坑洞的出現，而且侵蝕混凝土內部鋼筋，嚴重降低水工建筑物強度。

1.4 堿骨料反應

在水工建筑物施工中，混凝土骨料大多由石料組成。氧化硅等是石料的主要成本，但是混凝土中帶有一些堿性物質，硅與堿相遇會產生化學反應，導致硅凝膠形成，這些硅凝膠具有吸水膨脹的特性，一旦膨脹過大，就會導致混凝土開裂，嚴重危害水工建筑運行安全。

1.5 碳化

在混凝土澆筑過程中，一旦振搗時間不足，或者振搗不充分、不密實，混凝土中就會出現粗毛細孔，水進入到粗毛細孔中，二氧化碳氣體經由粗毛細孔進入混凝土內部，而充水毛細孔內部液體中含有氫氧化鈣，二氧化碳與氫氧化鈣會發生化學反應，從而降低混凝土空隙液的PH值，導致其低于10，在這種情況下，空隙液會破壞鋼筋表面的鈍化膜，從而造成鋼筋銹蝕。

1.6 溶蝕

混凝土內部含有氧化鈣，氧化鈣與水反應產生氫氧化鈣，空氣中含有二氧化碳氣體，二者相遇會產生化學反應，導致碳酸鈣生成。碳酸鈣會在水中沉淀，當混凝土內部產生碳酸鈣時，其性質就會發生根本性變化，導致混凝土失去膠凝性，其強度、抗滲性等也會隨之消失。對于水工混凝土建筑物來說，溶蝕屬于化學病害，會導致混凝土酥松，其帶來的安全隱患也是比較大的[3]。

1.7 侵蝕

在水工建筑施工階段，如果環境水質中的物質與混凝土中某些物質產生化學反應，可能會導致侵蝕病害產生。與其他病害相比，侵蝕病害在水工建筑物并不常見，但是會嚴重損害建筑物。例如：當海水、空氣或者巖土中含有氯鹽，處在這些環境中的水工混凝土建筑物就會受到侵蝕，氯離子由混凝土表面向內擴散，從而腐蝕內部鋼筋，導致鋼筋生銹。

2 水工建筑物常見病害的處理措施

水工混凝土建筑物會隨著運行時間的增加而逐漸老化，這是不可避免的。因此，加強水工建筑養護與維修管理非常關鍵。然而，許多混凝土病害并非簡單地老化現象，其形成因素是多方面的，包括工程設計、施工以及運行管理等，要想有效控制和處理混凝土病害，必須采取全方位的預防措施。

2.1 優化工程設計

過去的水工混凝土建筑設計模式為強度設計，這種設計模式導致混凝土病害很難得到全面控制。因此，現階段設計師應當將設計重點放在外界環境對建筑材料性能的影響上，在此基礎上采取一定措施，提高水工混凝土建筑物結構的適用性、安全性，盡量使工程壽命延長，減少資源浪費；嚴格遵循國家相關規定進行工程設計，對水工建筑物試用階段構件的維護、檢測等工作進行充分考慮，在設計階段預留好工作面。在水工建筑建設使用過程中，混凝土病害很難完全消除，但是可以控制其輕重程度。混凝土構件需要對材料老化、環境侵蝕性等因素進行全面考慮，在此基礎上確保建筑穩固、安全。對于同一水工建筑物來說，各個構件可能處于不同的工作環境中，其受到的病害也存在一定差異。因此，不同位置構件的耐久性不會全部相同，對于易受病害且能夠替換的部件，可將其設計為可更換、可拆裝型的，以此實現建筑物壽命的延長。除此之外，建筑構造設計也有許多優化措施，例如：對混凝土構件表面涂膜，從而減輕碳化病害；根據工程實際特點，將鋼筋保護層適當增加，認真計算和分析混凝土裂縫的最大寬度值，在此基礎上進行沉降縫、伸縮縫以及施工縫的設置，確保建筑結構變形自由，盡可能減少建筑物的不均勻沉降以及裂縫問題；采取必要的排水、抗沖刷以及防滲措施等[4]。

2.2 嚴格把控施工原材料

選擇合適的水泥品種、標號，盡量使用水化熱較低的水泥，將粉煤灰、礦渣的摻合料適當加入到混凝土中，減少水泥用量；嚴格檢驗拌合用水，將水中氯離子含量控制在規定范圍內；選擇級配優良、粒徑合適且雜質含量低的骨料；對外加劑，如引氣劑、減水劑等進行合理利用。

2.3 規范施工工藝

在水工混凝土建筑物施工過程中，施工人員必須嚴格按照設計要求和規定標準開展工作，實行監理制度、竣工驗收制度等，對混凝土結構耐久性進行試驗檢測；對于大體積混凝土，提前制定合理完善的溫度控制措施是十分必要的，并將其落實到實際施工中；根據實際情況選擇先進的工程機械，對施工工藝、施工技術和施工方法進行改善，保證混凝土密實、均勻；加強混凝土澆筑質量控制，以免在澆筑時破壞鋼筋保護層。

2.4 加強工程運行管理

嚴格按照計劃進行工程運行管理，防止出現失控現象。重點監測不常用但是在預定范圍內的工況，做好相應的控制工作；結合實際情況建立工程運行管理制度，并將其落實到運行管理全過程中；在水工混凝土建筑物日常使用過程中，對于維護方案、定期維修、安全鑒定、監測標準以及部件更換等內容，設計師需要向建設單位、管理單位等負責人進行詳細說明，加強技術交底，確保運行安全、管理有效。如果建筑物某些部位處在腐蝕性較為嚴重的環境中，需要經常對這些部位進行監測與安全鑒定，一旦發現病害問題，應當及時采取合理有效的處理措施。

3 結語

綜上所述，社會經濟的發展帶動了工程建設事業的發展。近年來，水利工程數量與規模都有了較大提升，水利建設取得了顯著成就。然而，在病害的影響下，許多水工混凝土建筑物的耐久性得不到有效保障，并且帶來一系列安全隱患。要想確保水工建筑物運行的安全性與可靠性，必須認真分析、研究和論證混凝土各種病害，根據不同病害采取針對性處理措施。在正式施工之前，施工單位還要制定好完備的施工質量管理方案，切實加強水工建筑施工質量控制。同時，不管是設計單位、施工單位，還是運行管理單位，都要重視水工混凝土建筑物病害的防治與處理工作，加強交流與合作，對水工建筑物病害進行全過程、全方位控制，推動水利建設事業可持續發展。