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(fā)電阿克蘇總廠，新疆 阿克蘇843000）

1 概述

在社會的快速發(fā)展中，我國水工建筑物的建設(shè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，逐漸成為發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、壯大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)的關(guān)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(xiàn)出來，尤其在長期運行過程中，病害問題引發(fā)的安全事故越來越嚴(yán)重，阻礙了灌區(qū)運行管理工作的實施?；诖?，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(jié)了相應(yīng)的處理措施，提高水工混凝土建筑物的整體質(zhì)量。

2 水工混凝土的類型

在水工混凝土建筑項目建設(shè)中，技術(shù)人員普遍使用防水混凝土材料，這種材料的密實性強(qiáng)，這種材料形成的整體混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能比較強(qiáng)。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(chǔ)上，技術(shù)人員需要合理地調(diào)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(qiáng)的水泥砂漿，隨后切斷混凝土內(nèi)部沿石子表面形成的毛細(xì)滲水通道，提高混凝土的抗?jié)B性，普通防水混凝土在水利水電工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)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(chǔ)上摻加適量外加劑，使得混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定變化，進(jìn)一步提升材料的密實性、抗?jié)B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(fā)生一定的反應(yīng)，這樣混凝土性能會發(fā)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(shè)、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(xù)，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(xiàn)在施工過程中，還會在運行5～10 年內(nèi)，出現(xiàn)這一病害的主要原因不是運行時間長出現(xiàn)工程老化問題，而是早期施工不到位造成的。同時，在出現(xiàn)裂縫病害的情況下，有害物質(zhì)會進(jìn)入水工混凝土內(nèi)部，帶來嚴(yán)重的鋼筋腐蝕問題，在一定程度上破壞混凝土結(jié)構(gòu)。例如，在水庫蓄水、發(fā)電和灌溉過程中，擋土混凝土結(jié)構(gòu)極易出現(xiàn)裂縫病害，出現(xiàn)了嚴(yán)重的滲漏問題，在處理不及時的情況下，導(dǎo)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(dá)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。

3.2 凍融循環(huán)。凍融循環(huán)是混凝土在浸水飽和、潮濕的狀態(tài)下，溫度出現(xiàn)正負(fù)交替，導(dǎo)致混凝土微孔中的水結(jié)冰形成過冷的水，這樣體積會不斷膨脹，出現(xiàn)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(qiáng)度的情況下，混凝土?xí)黄茐模霈F(xiàn)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(qū)，水工混凝土破壞問題比較嚴(yán)重。在凍融作用的影響下，混凝土?xí)杷?、鼓包、開裂，嚴(yán)重的還會出現(xiàn)層狀剝落，導(dǎo)致建筑物失去原有的作用，影響建筑物的穩(wěn)定性。通過相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)沖磨病害。我國各個地區(qū)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?？瘴g是水工建筑物中水流的特有現(xiàn)象，在混凝土局部受不規(guī)則擠壓變形的情況下，會出現(xiàn)破壞。沖磨和空蝕都是物理病害，兩者是交替、相互促進(jìn)的，導(dǎo)致混凝土表面粗骨料裸露在外面，出現(xiàn)鋼筋外露、銹蝕問題。

3.4 溶蝕與侵蝕。溶蝕屬于化學(xué)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(yīng)生成CaCO3沉淀物，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)病變，混凝土的膠凝性、強(qiáng)度、抗?jié)B性能都會下降。在CaO 溶出達(dá)到33%的情況下，混凝土?xí)霈F(xiàn)酥松現(xiàn)象，進(jìn)而失去強(qiáng)度，引發(fā)水工混凝土建筑物結(jié)構(gòu)破壞問題。

3.5 磨損、風(fēng)化。在嚴(yán)寒地區(qū)，很多水工建筑物極易受到冰凌的影響，如河道、堤壩出現(xiàn)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(xiàn)剝蝕，引發(fā)混凝土構(gòu)筑物鋼筋外露、呈現(xiàn)出蜂窩狀等問題，導(dǎo)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(jìn)行維護(hù)、修筑。

4 水工混凝土建筑物病害的處理措施

4.1 強(qiáng)化工程設(shè)計工作。為了有效地處理水工混凝土建筑物病害，技術(shù)人員需要做好工程設(shè)計工作：第一，改變傳統(tǒng)的水工混凝土建筑物強(qiáng)度設(shè)計模式，深入分析建筑物長期使用中出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)材料性能腐蝕對結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性的影響，延長工程的使用年限；第二，嚴(yán)格按照國家現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，做好建筑物運行過程中的構(gòu)件檢測、維護(hù)工作，深入研究混凝土安全評估、檢測技術(shù)、補強(qiáng)加固技術(shù)的應(yīng)用；第三，充分考慮環(huán)境、材料性能對混凝土構(gòu)件帶來的影響，確保結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，并大力研發(fā)、應(yīng)用高抗沖磨材料、水下修補材料、結(jié)構(gòu)補強(qiáng)加固材料等；第四，同一建筑物各個構(gòu)件的工作環(huán)境都有所不同，遭受病害程度也存在很大差異，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性影響也不同，一般局部病害比較嚴(yán)重，技術(shù)人員需要及時地更換構(gòu)件，提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性；第五，相關(guān)部門需要注重建筑物構(gòu)造設(shè)計工作，并采取相應(yīng)的措施：為了避免出現(xiàn)水質(zhì)侵蝕問題，可以粉刷混凝土表面，還可以進(jìn)行涂膜處理；在滿足相關(guān)設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，增大混凝土鋼筋保護(hù)層，合理地設(shè)置伸縮縫、沉降縫、施工縫，避免出現(xiàn)不均勻沉降。

4.2 加強(qiáng)對工程原材料的管理。在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，技術(shù)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(shù)人員需要合理地選擇水泥品種和標(biāo)號，盡量選擇水化熱小的水泥，適當(dāng)摻加煤灰、礦渣等材料，并做好混凝土拌合用水檢驗工作，嚴(yán)禁使用氯離子含量超標(biāo)的水。除此之外，技術(shù)人員應(yīng)選擇水灰比小的材料，減少混凝土的孔隙率，并選擇雜質(zhì)少、粒徑和級配滿足要求、堅固性強(qiáng)的砂石骨料，有效地使用外加劑。

4.3 創(chuàng)新并優(yōu)化施工工藝。在水工混凝土建筑物病害處理過程中，技術(shù)人員需要不斷創(chuàng)新并優(yōu)化現(xiàn)有的施工工藝，并做好以下工作：第一，及時更新施工現(xiàn)場的機(jī)械設(shè)備，優(yōu)化施工操作技術(shù)，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(shù)人員需要控制鋼筋保護(hù)層，避免破壞水工混凝土建筑結(jié)構(gòu)。第二，在混凝土臨空面處理過程中，技術(shù)人員需要做好模板、混凝土澆筑控制工作，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面問題，在發(fā)現(xiàn)混凝土問題的情況下必須及時處理，還需要強(qiáng)化混凝土養(yǎng)護(hù)工作，合理地選擇養(yǎng)護(hù)方法，并做好養(yǎng)護(hù)時間、養(yǎng)護(hù)材料管理工作。

4.4 重視維護(hù)管理工作。在水工混凝土維護(hù)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?；炷猎牧蠞M足各項要求；第二，在制作混凝土材料之前，技術(shù)人員需要研究最佳的原材料配合比，在強(qiáng)度性能試驗后進(jìn)行混凝土制作；第三，在實際施工過程中，技術(shù)人員需要合理地選擇施工方案，確?；炷潦┕M足相關(guān)要求，還需要強(qiáng)化施工技術(shù)、施工質(zhì)量管控力度，嚴(yán)格按照相關(guān)要求檢測施工質(zhì)量，提高水工混凝土建筑物的整體質(zhì)量。

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