水工混凝土結構耐久性影響因素分析及控制

馮 卓

（新疆水利水電勘測設計研究院）

0 引言

建筑工程的施工質量和使用過程中的穩(wěn)定性受到水工混凝土結構耐久性的直接影響，施工作業(yè)中對耐久性造成影響的因素得到了極大的關注，通過具體施工，對耐久性因素進行有效控制，使水工混凝土結構的耐久性和質量提升，成為了目前建筑行業(yè)發(fā)展中需要解決的問題之一。

1 影響耐久性的主要因素

不少建筑施工，往往較為重視的是水工混凝土結構和其承受力及安全性，對于結構耐久性予以忽視。不少水工混凝土結構存在著耐久性能較差的問題，使維修成本增加，對水工混凝土結構的正常使用功能造成影響，工程使用年限縮短，增加不必要的資源浪費和經濟損失。因此，針對影響水工混凝土結構耐久性的因素，應先進行分析和研究。

1.1 施工環(huán)境

在確定的環(huán)境作用和規(guī)定的使用和維修條件下，水工混凝土結構保持其安全性和適用性的能力表現(xiàn)為其耐久性。造成影響的因素之一便是施工環(huán)境，主要包括混凝土碳化、滲透、化學侵蝕、凍融破壞等都屬于對耐久性能造成不利影響的環(huán)境作用。因此，水工混凝土結構形式、原材料、構造等方面必須嚴格根據(jù)施工環(huán)境的實際情況進行合理選擇，對混凝土施工質量進行嚴格控制。同時保證必要的維護保養(yǎng)作業(yè)，使水工混凝土結構的耐久性能得到保證和提高。

1.2 構造設計和結構

通過對形體尺寸、結構形式以及構造進行合理設計，可以使水工混凝土結構質量以及結構耐久性得到顯著提高。因此，應對沉降縫、結構伸縮縫等根據(jù)荷載分布特點以及基礎承載力情況進行合理設置，結構裂縫的出現(xiàn)幾率得到有效控制和降低，才能使水工結構混凝土耐久性能提高；鋼筋保護層厚度，根據(jù)結構尺寸、結構工作環(huán)境等因素進行合理設計，使結構耐久性能得到有效提升。

1.3 原材料

對水工混凝土結構質量以及耐久性的重要保障基礎為原材料質量，采用質量不合格或不適用的原材料，會使水工混凝土結構抗碳化、抗裂、抗?jié)B透、抗凍等耐久性能受到不利影響。因此對膠凝材料、骨料、外加劑等原材料的質量應根據(jù)施工條件、結構特點、施工環(huán)境等進行合理選擇和嚴格控制。

1.4 施工質量

水工混凝土結構質量受施工質量的影響，同時也對耐久性造成直接影響。對混凝土配合比、用水量、水灰比等缺乏嚴格控制，會造成混凝土密實度降低，出現(xiàn)干縮裂縫等問題，使混凝土抗化學腐蝕、抗凍融破壞、抗混凝土碳化、抗?jié)B透等耐久性能降低，對工程安全和工程的順利進行造成直接影響。

1.5 維護

工程完成后的維修保養(yǎng)也對水工混凝土結構的耐久性能產生影響。通過必要、合理的養(yǎng)護管理，能夠使水工混凝土結構的耐久性能提高，如果保養(yǎng)護理不當或是落實不到位，對結構的耐久性和安全性會造成不利影響。養(yǎng)護與混凝土強度之間的關系如圖1所示。

圖1 養(yǎng)護與強度關系圖

2 耐久性控制措施

根據(jù)水工混凝土結構的施工環(huán)境，對構造、結構進行合理設計，嚴格把控原材料質量，對設計結構的合理使用年限進行確定，采用科學、合理的維護保養(yǎng)措施對施工質量進行有效保障，使水工混凝土結構的耐久性能得以提高。

2.1 使用年限確定

根據(jù)相關的耐久性設計規(guī)范和工程合理使用年限的規(guī)定，對永久性水工混凝土結構的合理使用年限按照建筑物級別和工程等級進行確定，按照最高的使用年限，對水工混凝土結構進行合理設計和綜合利用。

2.2 環(huán)境類別確定

對水工混凝土結構施工環(huán)境的水文地質、大氣等環(huán)境條件進行監(jiān)測和調查，環(huán)境類別的確定依照相關技術標準進行，同時作為原材料選擇、構造和結構設計、施工質量控制以及后期維護保養(yǎng)的重要參考依據(jù)。

2.3 構造設計

根據(jù)結構承載力對混凝土結構的強度等級進行確定，另外還需要根據(jù)施工環(huán)境類別對結構耐久性強度等級提出相應的要求和標準，并以兩者較高的強度等級作為結構設計的強度等極標準。

鋼筋保護層厚度需要根據(jù)混凝土結構的合理使用年限、構建尺寸、施工環(huán)境等因素進行合理設計，按照結構耐久性能的相關技術標準和要求，對混凝土保護層最小厚度進行控制和保證。

簡單的結構外形定力，可使荷載作用，或外加變形下產生的應力集中、約束變形、約束應力等減輕。

對變形縫、沉降縫、誘導縫等進行合理設置，可以使結構裂縫的產生得以有效預防和減少；另外，在施工環(huán)境中，永久縫應避免設置在不利環(huán)境作用的位置上，使有害物質滲入的情況得到有效預防，使結構耐久性能得到提高。

2.4 原材料質量

根據(jù)所處的施工環(huán)境以及結構設計的合理使用年限，對混凝土所用原材料進行選擇，需要對強度、穩(wěn)定性、耐久性、變形等條件予以滿足。

水工混凝土結構經常受水沖刷，并位于水位變化區(qū)、溢流面，或者有抗凍要求時，則需要選擇中、低熱水泥，并具有較高強度；處于化學侵蝕或氯化物環(huán)境中或對溫度控制有所要求時，則應選擇礦渣硅酸鹽水泥。

骨料在水工混凝土結構的總體積中約占80%左右，對結構耐久性、抗裂性有著重要的影響作用。因此，骨料選擇的標準就設定為級配良好、質地堅硬、清潔度高。細度模數(shù)2.4～2.8的人工砂或2.2～3.0 的天然河砂可作為細骨料的選材；連續(xù)級配料適用于粗骨料；對堿性活性骨料進行使用時，需要先通過相應抑制措施進行處理，同時需要進行專門論證。

根據(jù)環(huán)境條件以及工程技術要求，并通過相應的試驗，對外加劑的品種和摻量進行確定，外加劑與水泥及礦物摻合料，以及不同外加劑之間應保持良好的相容性；引氣劑適用于有抗凍要求的混凝土結構。另外，應按規(guī)定和要求對所有原材料進行復檢，在復檢合格后才能將其投入施工使用。

2.5 施工質量

水工混凝土結構施工質量嚴格按照相關技術標準進行控制，使結構強度等級和耐久性能等質量要求得到有效保證和滿足。混凝土理論配合比，需要根據(jù)施工環(huán)境、結構設計合理使用年限、設計強度等級、原材料狀況、結構形式、耐久性能要求等，通過相關實驗進行合理經濟的確定，其中主要包括最小水泥用量、最大水膠比等關鍵性技術指標，需要對耐久性能方面的技術標準和要求予以滿足；另外對混凝土坍落度，應根據(jù)氣候條件、運輸方式和距離、澆筑方式、鋼筋間距等進行確定，混凝土坍落度較小常態(tài)混凝土較為適合用，如需采用泵送混凝土，因其坍落度較大，需加入高效減水劑等措施進行處理，使混凝土因體積收縮而出現(xiàn)裂縫的情況減少。

2.6 維護運行

對水工混凝土結構運行情況，按照相關規(guī)定和要求加強監(jiān)測、檢查和評估；對混凝土結構，按照規(guī)定定期進行安全鑒定，對結構的耐久性能和安全性能進行全面評估，如發(fā)現(xiàn)混凝土結構出現(xiàn)碳化、裂縫，或保護層剝落等問題，對工程耐久性能造成影響，應及時采取有效措施進行處理和解決。

3 結語

水利工程質量受到水工混凝土結構耐久性能的直接影響，并對工程的安全運行、使用壽命起著重要的影響作用。因此，相關人員應對結構耐久性予以重視，通過對施工質量、原材料質量以及構造和結構設計等環(huán)節(jié)的嚴格控制，使水工混凝土施工質量和結構耐久性能得到有效保障。