水工混凝土建筑物的通病防治

水利工程是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)工程，目前我國正在大規(guī)模、高速度地進行水利開發(fā)，但是水工混凝土卻經(jīng)常受到裂縫、凍脹、沖磨、空蝕、等病害的威脅，增加了建筑物使用過程中的修理與加固費用，影響或限制了結(jié)構(gòu)的正常使用功能并縮短結(jié)構(gòu)的使用年限，影響效益和安全，不僅造成經(jīng)濟損失，而且嚴重浪費資源，引發(fā)社會問題。因此有必要對水工混凝土的常見病害進行分析和研究。

　　一、水工混凝土結(jié)構(gòu)的特點及類型

　　水工混凝土一般為防水混凝土，它是因本身的密實性而具有一定防水抗?jié)B能力的整體式混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。它兼有承重、圍護和抗?jié)B的功能，還可滿足一定的耐凍融及耐侵蝕要求。防水混凝土結(jié)構(gòu)具有材料來源廣泛、工藝操作簡單、工程成本低廉、結(jié)構(gòu)整體性強、防水抗?jié)B耐久等特點。防水混凝土結(jié)構(gòu)以其獨特的優(yōu)越性成為水工工程建筑的首選。

　　水工防水混凝土按類型，可分為普通防水混凝土和外加劑防水混凝土。

　　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(chǔ)上，以調(diào)整和控制配合比的方法，提高自身密實度和抗?jié)B性的一種混凝土。混凝土硬化后，粗骨料彼此之間被具有一定密實度的水泥砂漿所填充，并切斷混凝土內(nèi)部沿石子表面形成的連通的毛細滲水通道，使混凝土具有較好的抗?jié)B性。

　　2.外加劑防水混凝土

　　外加劑防水混凝土是指用摻入適量外加劑的方法，改善混凝土內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以增加密實性，提高抗?jié)B性的混凝土。外加劑主要是以吸附、分散、引氣、催化，或與水泥的某種成分發(fā)生反應(yīng)如物理、化學(xué)作用，使混凝土得到改性。外加劑防水混凝土的類型有減水劑防水混凝土，加氣劑防水混凝土、聚合物水泥混凝土等。

　　二、常見病害分析

　　根據(jù)水工混凝土建筑物的結(jié)構(gòu)性特點和所處工作環(huán)境的不同，常見病害主要有裂縫、凍脹、溶蝕和侵蝕等類型。

　　1.裂縫

　　裂縫是混凝土建筑物最常見的病害之一?；炷林挟a(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降底也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力，當這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂縫能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不周，時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

　　2.凍脹

　　凍脹破壞是一種物理性破壞，在我國的北方地區(qū)，水工混凝土受到這種破壞的情況比較嚴重。受凍融作用的影響，混凝土?xí)兊盟炙?、鼓包、開裂，甚至層狀剝落，使建筑物失去作用，進而對建筑物整體穩(wěn)定造成影響。混凝土冰融破壞是指已硬化的混凝土，在浸水飽和或潮濕狀態(tài)下，由于溫度正負交替變化，造成混凝土由表及里逐漸剝蝕的一種破壞現(xiàn)象。凍融破壞主要發(fā)生在頻繁的水位變化區(qū)；其次是其它冬季與水接觸，容易被水浸潤的部位。影響混凝土破壞的原因比較復(fù)雜大致可分為：內(nèi)部因素、外部因素等多種因素。

　　內(nèi)部因素：如骨料、水泥、外加劑、水灰比、配合比，即混凝土本身的質(zhì)量。外部因素：如凍融溫度，凍融速度。濕潤條件，凍融循環(huán)次數(shù)，即混凝土工作環(huán)境條件。

　　構(gòu)造因素：如有無配筋、體積大小、原薄、排水措施等。

　　施工因素：如配合比、拌合、澆搗、養(yǎng)護條件等。

　　3.沖磨和空蝕

　　沖磨主要是水流中的泥沙作用，我國河流多泥沙，和高速水流一起運動時磨蝕直接接觸或臨近的混凝土?？瘴g是水工泄水建筑物工作中的水流的一種特有現(xiàn)象，混凝土局部受到不規(guī)則的擠壓變形而產(chǎn)生破壞。所以沖磨和空蝕都屬于物理性病害。一般地，沖磨和空蝕是交替而又相互促進的，造成混凝土表面粗骨料裸露，混凝土表面凸凹不平，產(chǎn)生坑洞，進而造成鋼筋外露和鋼筋銹蝕。

　　4.溶蝕及侵蝕

　　混凝土溶蝕是一種化學(xué)性病害。混凝土中的CaO被水溶解變成CaO（OH）₂，然后遇到空氣中的CO₂反應(yīng)生成Ca CO₃沉淀物，標志著混凝土已經(jīng)病變，將因此損失掉膠凝性而逐漸失去強度，抗?jié)B能力也不斷降低。當CaO被溶出約33%時，混凝土將變得酥松而失去強度。

　　三、預(yù)防對策

　　水工混凝土具有密實性、抗?jié)B性、抗凍性，是一種強度高，耐久性建筑材料。在水利工程建設(shè)中，只要在設(shè)計施工管理等階段認真做好對混凝土老化的預(yù)防和治理，混凝土工程的壽命是很長的，但隨著運行期的增長，水工混凝土的老化是客觀現(xiàn)象，及時的維護和修補也是必要的，但是很多相關(guān)混凝土的病害卻不是一般的老化問題，更多地與設(shè)計、施工和運行管理有密切關(guān)系，應(yīng)針對險病的因素采取措施，常采用的措施有：

　　1.病害預(yù)防

　?。?）為保證混凝土的質(zhì)量在工程建設(shè)時對混凝土防滲、防凍、抗磨配制混凝土的水泥、骨料、水灰比，施工方法等應(yīng)提出具體要求。

　?。?）混凝土質(zhì)量的好壞，工程施工是關(guān)鍵。在施工中必須做好質(zhì)量監(jiān)督、檢測工作嚴格按設(shè)計要求和施工規(guī)范施工。

　　（3）凍害是混凝土的主要病害，為提高混凝土抗凍性能多采用下列措施：選用較小水灰比，盡量減少用水量，減少多余的游離水分所造成的結(jié)構(gòu)空隙的滲水通道；摻用加氣劑。

　　2.病害治理

　　（1）混凝土更新

　　對混凝土建筑物的病害部位要全部鑿除，然后換新混凝土。一般開鑿采用風(fēng)鎬，清除疏松表面采用噴砂噴洗后再架主摸板，在新老混凝土的結(jié)合面上噴砂漿后在澆筑混凝土。為使新舊混凝土緊密結(jié)合可采用在混凝土中加鋁粉或加膨脹劑，膨脹水泥等外加劑。使新混凝土有膨脹，有助于新老混凝土的結(jié)合。

　?。?）混凝土表面缺陷的修復(fù)

　　混凝土表面剝落，裂縫，可先清除疏松部分，再填補一層新混凝土。如修復(fù)表面積較大，厚度較深，可埋設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后澆注新混凝土。

　?。?）表面涂層

　　如混凝土病害較輕，深度較淺或由于其它原因不能鑿出表面混凝土，可采用表面涂層的辦法，采用有機硅，環(huán)氧樹脂漆，橡膠涂料等噴涂在混凝土表面上來增加混凝土表面的強度。

　?。?）裂縫修補

　　對混凝土裂縫較深，較寬時，應(yīng)首先把裂縫鑿出新茬后，再灌粉煤灰無機灌漿，化學(xué)灌漿等。也可用瀝青，橡膠瀝青，聚硫化合物，環(huán)氧樹脂等進行灌漿修補。

　　四、結(jié)語

　　由于病害的影響，很多水工混凝土建筑物受到威脅和挑戰(zhàn)，這些問題不是設(shè)計、施工和運行管理單位任何一家的問題，而是大家面臨的共同問題，只有各牽涉單位全方位地聯(lián)合控制，才能確?；炷临|(zhì)量，減少病害隱患及威脅。

　　參考文獻：

　　[1]李家正，句廣東，王仲華.病險閘建筑物的檢測及安全評價[J].人民長江，2001。

　　[2]周云，王繼光.沿海水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕病害及防護修復(fù)[J]，江蘇水利，2001。

　　[3] SL/T191-96，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]。