水工混凝土建筑物常見病害及其處理措施研究

牛山林

（新華發電阿克蘇總廠，新疆 阿克蘇843000）

1 概述

在社會的快速發展中，我國水工建筑物的建設規模在不斷擴大，逐漸成為發展國民經濟、壯大農業基礎的關鍵工程，在各項不利因素的影響下，水工混凝土建筑物病害問題不斷顯現出來，尤其在長期運行過程中，病害問題引發的安全事故越來越嚴重，阻礙了灌區運行管理工作的實施。基于此，文章介紹了水工混凝土的類型，分析了水工混凝土建筑物的常見病害，總結了相應的處理措施，提高水工混凝土建筑物的整體質量。

2 水工混凝土的類型

在水工混凝土建筑項目建設中，技術人員普遍使用防水混凝土材料，這種材料的密實性強，這種材料形成的整體混凝土結構、鋼筋混凝土結構的抗滲性能比較強。防水混凝土材料來源比較廣泛，操作便利，無需投入大量的成本。另外，水工防水混凝土的主要類型是普通防水混凝土和外加劑防水混凝土。

2.1 普通防水混凝土。普通防水混凝土是在普通混凝土骨料級配的基礎上，技術人員需要合理地調整混凝土配合比[1]。在混凝土硬化后，粗骨料之間填充密實度強的水泥砂漿，隨后切斷混凝土內部沿石子表面形成的毛細滲水通道，提高混凝土的抗滲性，普通防水混凝土在水利水電工程建設中得到了廣泛應用。

2.2 外加劑防水混凝土。外加劑防水混凝土主要是在普通混凝土的基礎上摻加適量外加劑，使得混凝土內部的結構出現一定變化，進一步提升材料的密實性、抗滲性。通常情況下，外加劑會在吸附、分散和催化作用下，與水泥中的成分發生一定的反應，這樣混凝土性能會發生變化。

3 水工混凝土建筑物常見病害

3.1 裂縫。在水工混凝土建筑物建設、運行過程中，裂縫問題是其中的常見病害之一，造成這一病害的主要原因是混凝土材料不連續，這種病害屬于物理病害，在一定程度上影響著水工混凝土建筑物的耐久性。通常情況下，裂縫病害出現在施工過程中，還會在運行5～10 年內，出現這一病害的主要原因不是運行時間長出現工程老化問題，而是早期施工不到位造成的。同時，在出現裂縫病害的情況下，有害物質會進入水工混凝土內部，帶來嚴重的鋼筋腐蝕問題，在一定程度上破壞混凝土結構。例如，在水庫蓄水、發電和灌溉過程中，擋土混凝土結構極易出現裂縫病害，出現了嚴重的滲漏問題，在處理不及時的情況下，導致工程項目的蓄水能力有所下降。除此之外，在混凝土重力壩裂縫達到一定深度、寬度的情況下，壩體會面臨著很大壓力，使得壩體抗滑能力受到很大影響，無法確保壩體結構的穩定性、安全性。

3.2 凍融循環。凍融循環是混凝土在浸水飽和、潮濕的狀態下，溫度出現正負交替，導致混凝土微孔中的水結冰形成過冷的水，這樣體積會不斷膨脹，出現凍脹壓力，過冷水遷移帶來滲透壓力，在兩者的共同作用力超過混凝土抗拉強度的情況下，混凝土會被破壞，出現混凝土削蝕問題。凍脹破壞屬于物理性破壞，尤其在我國北方地區，水工混凝土破壞問題比較嚴重。在凍融作用的影響下，混凝土會疏松、鼓包、開裂，嚴重的還會出現層狀剝落，導致建筑物失去原有的作用，影響建筑物的穩定性。通過相關調查發現，我國20%以上的水工建筑物都存在凍融破壞問題。

3.3 沖磨和空蝕。在水工混凝土建筑物長期運行過程中，受泥沙作用的影響會出現沖磨病害。我國各個地區的河流比較多、泥沙少，在泥沙和水流共同運動的過程中，會接觸到臨近的混凝土。空蝕是水工建筑物中水流的特有現象，在混凝土局部受不規則擠壓變形的情況下，會出現破壞。沖磨和空蝕都是物理病害，兩者是交替、相互促進的，導致混凝土表面粗骨料裸露在外面，出現鋼筋外露、銹蝕問題。

3.4 溶蝕與侵蝕。溶蝕屬于化學病害，混凝土中的CaO 在水溶解的情況下，會變成CaO（OH）2，在與空氣中CO2反應生成CaCO3沉淀物，導致混凝土出現病變，混凝土的膠凝性、強度、抗滲性能都會下降。在CaO 溶出達到33%的情況下，混凝土會出現酥松現象，進而失去強度，引發水工混凝土建筑物結構破壞問題。

3.5 磨損、風化。在嚴寒地區，很多水工建筑物極易受到冰凌的影響，如河道、堤壩出現不同程度的病害，且在水流長時間沖刷的作用下，水工建筑物長期與水接觸的位置會出現剝蝕，引發混凝土構筑物鋼筋外露、呈現出蜂窩狀等問題，導致混凝土建筑物的使用年限縮短，如混凝土建筑物的壩、閘、邊墩使用年限只有時間，甚至在使用5～6 年后需要進行維護、修筑。

4 水工混凝土建筑物病害的處理措施

4.1 強化工程設計工作。為了有效地處理水工混凝土建筑物病害，技術人員需要做好工程設計工作：第一，改變傳統的水工混凝土建筑物強度設計模式，深入分析建筑物長期使用中出現的結構材料性能腐蝕對結構安全性、穩定性的影響，延長工程的使用年限；第二，嚴格按照國家現有的標準進行設計，做好建筑物運行過程中的構件檢測、維護工作，深入研究混凝土安全評估、檢測技術、補強加固技術的應用；第三，充分考慮環境、材料性能對混凝土構件帶來的影響，確保結構的安全性、穩定性，并大力研發、應用高抗沖磨材料、水下修補材料、結構補強加固材料等；第四，同一建筑物各個構件的工作環境都有所不同，遭受病害程度也存在很大差異，對混凝土結構的耐久性影響也不同，一般局部病害比較嚴重，技術人員需要及時地更換構件，提高混凝土結構的耐久性；第五，相關部門需要注重建筑物構造設計工作，并采取相應的措施：為了避免出現水質侵蝕問題，可以粉刷混凝土表面，還可以進行涂膜處理；在滿足相關設計要求的基礎上，增大混凝土鋼筋保護層，合理地設置伸縮縫、沉降縫、施工縫，避免出現不均勻沉降。

4.2 加強對工程原材料的管理。在現代化社會的發展中，技術人員需要合理地選擇工程原材料，注重混凝土配合比的合理性，這樣才能夠改善混凝土的整體性能。同時，技術人員需要合理地選擇水泥品種和標號，盡量選擇水化熱小的水泥，適當摻加煤灰、礦渣等材料，并做好混凝土拌合用水檢驗工作，嚴禁使用氯離子含量超標的水。除此之外，技術人員應選擇水灰比小的材料，減少混凝土的孔隙率，并選擇雜質少、粒徑和級配滿足要求、堅固性強的砂石骨料，有效地使用外加劑。

4.3 創新并優化施工工藝。在水工混凝土建筑物病害處理過程中，技術人員需要不斷創新并優化現有的施工工藝，并做好以下工作：第一，及時更新施工現場的機械設備，優化施工操作技術，保證混凝土密實性滿足各項要求[2]。并且，在澆筑混凝土過程中，技術人員需要控制鋼筋保護層，避免破壞水工混凝土建筑結構。第二，在混凝土臨空面處理過程中，技術人員需要做好模板、混凝土澆筑控制工作，避免出現蜂窩、麻面問題，在發現混凝土問題的情況下必須及時處理，還需要強化混凝土養護工作，合理地選擇養護方法，并做好養護時間、養護材料管理工作。

4.4 重視維護管理工作。在水工混凝土維護管理過程中，管理部門需要做好以下工作：第一，合理地選擇混凝土原材料，最好選擇硅酸鹽水泥，確保混凝土原材料滿足各項要求；第二，在制作混凝土材料之前，技術人員需要研究最佳的原材料配合比，在強度性能試驗后進行混凝土制作；第三，在實際施工過程中，技術人員需要合理地選擇施工方案，確保混凝土施工滿足相關要求，還需要強化施工技術、施工質量管控力度，嚴格按照相關要求檢測施工質量，提高水工混凝土建筑物的整體質量。

綜上所述，在新時期的快速發展中，我國水利行業發展十分迅速，為人民群眾的日常生活提供了很大便利。現階段，我國很多水工混凝土建筑物中出現了很多病害問題，嚴重影響著建筑物的耐久性，嚴重的還會對水工混凝土建筑物造成破壞，相關部門需要深入分析各項病害，并采取有效的措施進行預防和處理。