水利工程中混凝土質量缺陷的成因及處理措施

茍文濤

(甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730030)

水利工程具有特殊性，混凝土施工質量要求尤其嚴格，若混凝土存在質量缺陷則工程質量、水利調配有效性就會受到影響，不僅會增加工程隱患，還有可能引發連鎖反應，影響尤其惡劣。然而，由于水利工程施工環境復雜，加之混凝土施工受影響因素眾多，很容易出現質量缺陷，需要再具體分析成因后采取有效方法進行處理并預防。因此，聯系實際分析水利工程中混凝土質量缺陷問題與成因，并提出相應的處理措施，對于工程質量提升有著重要現實意義。

1 水利工程中混凝土質量缺陷與成因

1.1 混凝土表面質量缺陷

混凝土凝固過程中，表面很容易出現質量缺陷問題，其中有兩種表面缺陷最為具有代表性。第一，麻面缺陷，指在凝固期間混凝土表面會出現凹凸現象，導致表面粗糙，這種密密麻麻的點狀、不規則形狀即為麻面缺陷，光滑度不足，不僅影響美觀度，還會對施工過程造成影響(如圖1所示)[1]。

圖1 混凝土麻面缺陷展示圖

這種缺陷通常有兩方面：1)脫模板中沒有按要求規模足夠劑量的脫模劑，或使用的脫模劑沒有達到規定標準，質量不合格，若在涂抹過程中脫模劑涂抹不均，混凝土與模板就會出現粘連現象，凝固后形成不規則麻面現象；2)混凝土振搗操作不規范，在內部與表面氣泡沒有完全消除的情況下就停止振搗，這些氣泡會在凝固過程中逐漸浮于表面并形成麻面。

1.2 混凝土質量蜂窩缺陷

蜂窩缺陷，如圖2所示蜂窩現象與麻面缺陷存在相似之處，但情況更為嚴重，不僅僅是表面凹凸不平，還會影響到內部結構，嚴重的蜂窩缺陷會導致混凝土結構承載力、穩定性受到極差，甚至出現掉落渣塊的情況。產生這一質量缺陷的主要原因在于，混凝土原材料配比與實際建設標準存在較大差別，石料、砂漿比例不合理，最終導致蜂窩現象發生。不僅如此，混凝土攪拌不充分、攪拌不均勻、不合理混凝土切合工藝等，均會影響到混凝土凝結質量。以上均是導致蜂窩缺陷產生的主要原因，若對比兩種表面缺陷的形成原因，不難看出存在較大的相似性，均是由于前期工作不到位所導致，需要施工單位予以足夠重視[2]。

圖2 混凝土表面蜂窩缺陷展示圖

1.3 混凝土露筋質量缺陷

露筋質量缺陷主要是指，在混凝土澆筑完成后有一部分鋼筋裸露在外(如圖3所示)。

圖3 混凝土露筋缺陷展示圖

其問題成因主要有三：1)混凝土中鋼筋保護墊在施工過程中發生位移，在澆筑期間需要利用防護墊來保證鋼筋穩定性，此時若保護墊偏離原本位置，鋼筋位置也會發生改變，進而出現露筋缺陷。這是由于工程建設受影響因素眾多，保護措施不足、振動不良、混凝土結構碰撞等，均會導致保護墊位移，使鋼筋暴露在外[3]；2)在鋼筋排列期間，若排列密度過大，增加鋼筋比重，會導致混凝土漿液無法穿透鋼筋，導致鋼筋整體結構不穩定；3)鋼筋模板滲透，混凝土的模板不牢固，互相連接的緊密度不足，材料與模板之間的距離過近、發生碰撞，鋼筋也會暴露在混凝土表面。

1.4 混凝土裂縫質量缺陷

水利工程施工階段裂縫是十分常見的，受不同原因影響，混凝土裂縫的形成原因也有所差別(如圖4所示)[4]。首先，塑性收縮裂縫，這種裂縫在施工階段，后續使用的5～10年之間均會出現，其主要原因在于混凝土抗拉性能沒能達到要求，一旦出現裂縫部分有害物質就會進入到混凝土內部，腐蝕鋼筋、影響鋼筋承載力并發生形變，導致混凝土裂縫逐漸加深。其次，溫差裂縫，主要是受到環境溫度變化影響所引起，在澆筑完成后混凝土開始凝結，產生的水化熱內外溫差增加，若不加以控制，當溫差超過25℃以后，混凝土自身性質就會發生波動，在內部外部雙重作用力拉動下原本的平衡狀態被打破，熱脹冷縮更加劇烈從而出現裂縫。最后，收縮應力裂縫，水利工程興建位置往往十分復雜，建設中也可能會受到眾多因素干擾，如地質、環境、水溫等，諸多外力、作用力、重力等，均會對混凝土造成沖擊并產生裂縫等質量缺陷。

圖4 混凝土裂縫缺陷展示圖

2 水利工程中混凝土質量缺陷的處理

2.1 表面問題處理

混凝土表面質量缺陷問題存在多種情況，麻面與蜂窩缺陷最為具有代表性，但其他細小缺陷同樣不容忽視。對于混凝土麻面，施工人員可將局部位置以清水沖洗，而后足夠潤濕，以合適比例的水泥漿、水泥砂漿進行找平即可；對于混凝土蜂窩，小規模情況可用1∶2比例的水泥砂漿進行修補；大蜂窩處理，則需先清理松動混凝土，剔除不穩定顆粒，形成喇叭口，再以清水清潔潤濕，以高一級配的細石混凝土搗實作業，并認真養護，掛簾用扁平鑿和砂輪鑿除、磨平、磨光完成處理。對于較為嚴重的混凝土缺陷，則需采用與其他位置相同規格、材料、配比的混凝土進行修補，為保證修補順利需利用新模作為支托架，保證其平整度能達到混凝土質量要求，修補后的7d內都需要進行養護，要求溫度控制在10℃以上。對于凸出的、不平整的混凝土，采用鑿子、砂輪等工具進行打磨處理，凹入表面以下的混凝土，需要用鑿子將缺陷位置的混凝土進行鑿除形成一個足夠深的坑槽，清潔后利用砂漿與混凝土進行修補、抹平。養護時，需以修補位置為中心，周圍1.5范圍內均需使用水進行充分潤濕，防止周圍的混凝土吸收水分。對于美觀度要求較高的混凝土位置，修補時可將白水泥混入其中，保持修補位置混凝土顏色與其他位置的顏色相協調，填充凝結后的砂漿，應根據其凝結狀態、形態，將表面多余的砂漿進行清理，填料與周圍混凝土齊平，且表面不能殘留材料或者粉狀顆粒，保證修補質量與美觀程度。

2.2 露筋問題處理

外露鋼筋問題若是想要較好處理，主要分為兩個步驟：1)清理鋼筋，外露鋼筋通常會沾染污染物，部分鋼筋還會出現生銹的情況，影響鋼筋性能，也為后續修復施工帶來影響，因此在修復之前必須對鋼筋進行清理，銹蝕位置選取合適的砂紙進行打磨，清洗干凈；2)水泥砂漿修復，水泥砂漿的比例應為1∶2，填充后抹壓平整完成施工[5]。若是露筋較深，則應剔除原本薄弱的混凝土，將這一位置清理干凈，應用高一級細石混凝土搗實，而后認真養護，以保證修復效果。對于外漏的鋼筋頭、管件頭，需使用電動砂輪切割，要求其不得超過混凝土下表20～30mm的距離，采用預縮砂漿、環氧砂漿填補，此類作業不得采用電焊等方式切割，防止對表層完好混凝土造成損壞，產生二次破壞，影響混凝土施工質量。

2.3 裂縫問題處理

施工階段是裂縫生成的主要時期，溫度、應力是導致裂縫缺陷產生的主要原因。就目前建筑實踐與研究成果來看，混凝土結構裂縫概率極高，尤其是水利工程本身地理位置復雜，施工過程受氣候、人為、客觀環境與地理因素影響，無法從根本上規避裂縫。除去人為因素，施工單位可采取有效的防裂手段，減少外界對于混凝土的影響，以此達到較好的預防效果，減少裂縫產生。在拌和階段，以冷水拌和；運輸階段，需加裝聚苯乙烯苯板、保溫被等，避免外部氣溫對混凝土造成影響；澆筑時盡可能在低溫、少雨季完成，若要在高溫季節完成澆筑，則應對澆筑出機口的溫度控制在7～12℃，預冷骨料加冰拌和，從溫度層面控制混凝土質量減少裂縫產生。此外，運輸時間、澆筑倉面覆蓋與暴露時間也要予以嚴格控制，避免混凝土出現性能轉變。由此可見，對于裂縫問題主要的著力點應放在防控與預處理方面，其中溫度控制尤其關鍵，是規避裂縫的重點手段。

3 水利工程中混凝土質量缺陷的預防措施

3.1 加強原材料質量把控

水利工程施工中，混凝土強度、穩定性直接關系著建設質量，其質量會隨著強度增加，成正比關系。正式施工前，要求必須規范、嚴格檢查原材料質量、規格、標準是否與設計要求相符，根據配合比進行試拌和，確定可達到混凝土強度標準后再按照順序完成拌和，拌和時間、用水量、水泥用量等，均必須得到較好控制。其中，部分水泥可用粉煤灰替代以此保證混凝土和易性，防止水化熱現象影響質量；粗骨料需以二級配比標準為依據進行添加。對于混凝土常見裂縫位置，可選擇高質量鋼筋進行布設，以傾斜方式搭建減輕混凝土荷載并轉移，防止其在過重荷載下出現裂縫。

3.2 優化混凝土配合比

配比優化設計是減少質量缺陷問題的有效手段。在以上分析中不難看出，前期準備工作不到位，配合比設計不合理等是較為主要的缺陷成因，因此混凝土配合比必須結合工程建設具體要求來進行規范設計。對此，施工單位必須全面了解水利工程的建設需要、強度需要，通過調整水泥用量、水灰比來加強對混凝土凝結質量的有效控制。在配合比設計階段，需綜合考慮強度、塌落度、耐久性等問題，基于此選擇最為符合水利工程混凝土要求的配比，同時工程建設變化以及客觀因素，也有可能對混凝土拌制、配合比設計造成影響，需要結合水利工程現場環境進行配比設計。添加粉煤灰能夠在一定程度上減少水化熱現象，防止裂縫產生，這是由于其中含有較多礦物質，可減少需水量，可根據需要適當添加[6]。在攪拌環節，施工單位同樣應予以嚴格監督，其目的就在于保證配合比設計精準，防止因操作不規范導致混凝土強度無法達到預期標準，規避質量缺陷。

3.3 混凝土澆筑與養護

施工階段，要求所有人員必須做到規范操作。采用分層方式完成混凝土澆筑環節，根據施工規劃劃分四個大部分，實現小部分澆筑確保澆筑整體性，同時也可以有效避免大體積澆筑后熱量過于集中導致內外溫差超過25度影響終凝效果，減少質量缺陷問題發生。在澆筑前，施工單位需嚴格依照要求搭建模板并涂抹脫模劑，檢查模板表面是否存在損壞、凹凸不平情況，脫模劑標準是否達到相關標準，涂抹劑量是否能保證順利脫模，脫模劑脫模是否均勻等，防止混凝土與模具粘連出現麻面現象；鋼筋保護墊、鋼筋排列情況也應做好充分檢查，若發現保護墊偏移需及時糾正，保證其處于設計位置，若鋼筋排列過密，也應該及時做好減筋處理，保證混凝土漿液能夠順利進入鋼筋維持整體性。振搗階段，要求根據澆筑面積選擇振搗棒型號，以點位排列的方式逐點完成振搗，防止出現遺漏的情況，振搗點位應不超過振搗范圍的1.5倍，保證振搗全面。需要注意的是，振搗過程中應注意避免振搗棒觸碰鋼筋對鋼筋造成損壞，同時有效減少露筋情況發生。澆筑結束后，需對混凝土進行養護，可覆蓋塑料薄膜，每塊塑料薄膜的搭接位置應不小于100mm，防止混凝土暴露在空氣中造成濕度溫度流失，防止混凝土初凝階段受溫度濕度影響產生裂縫。

4 結語

綜上所述，水利工程建設是進行水資源調配、農業灌溉、防洪排澇的主要手段。工程項目中，混凝土施工尤其重要，在多種因素作用下混凝土經常會出現表面質量缺陷、露筋缺陷、裂縫缺陷，需要施工單位采取針對性措施加以處理。若要從根本上預防缺陷問題發生，就必須對施工過程進行嚴格把控，通過加強原材料質量把控、優化混凝土配合比、完善混凝土澆筑與養護等手段，將質量缺陷問題降低到最低程度，切實提高水利工程建設質量。