浅议水工混凝土构筑物耐久性

李 东

(山西二建集团有限公司，山西 太原 030013)

浅议水工混凝土构筑物耐久性

李 东

(山西二建集团有限公司，山西 太原 030013)

混凝土是工程建设中的主要原材料之一，同时也是影响工程质量和耐久性的主要因素之一。如何能够有效提升水工混凝土构筑物耐久性，受到了社会各界广泛的关注和重视。就水工混凝土构筑物耐久性影响因素进行分析，结合实际情况，提出合理的措施予以完善，延长工程的耐久性和使用寿命。

水工混凝土构筑物，引气剂，孔隙率，稳定性，耐久性

混凝土是工程建设中用量较多的材料之一，由于材料特性，混凝土耐久性很容易受到多种因素影响，形成了一个复杂的系统，其中包括材料本体，同时包括环境因素和工程运行条件带来的影响等。对于水工混凝土构筑物而言，由于建筑物长期浸泡在河流湖泊中，水环境中含有大量的腐蚀性离子和微团物质，这些物质通过长期浸泡逐渐渗透到水工混凝土构筑物内部，加剧钢筋锈蚀，骨料脱落等等。种种因素影响，都可能导致水工混凝土构筑物的耐久性和使用寿命受到影响，埋下一系列安全隐患。故此，加强水工混凝土构筑物耐久性研究，可以改善其中存在的不足，充分把握影响因素，寻求合理措施来延长水工混凝土构筑物的耐久性，为后续工程建设提供参考。

1 水工混凝土构筑物耐久性概述

水工混凝土构筑物由于自身特性，很容易受到客观因素影响，进而威胁到工程的耐久性和使用寿命。就混凝土耐久性来看，主要是指在设计年限内，抵御外界环境影响的能力，包括混凝土质量、环境介质的侵蚀作用和使用安全期限等等。就混凝土质量自身来看，其中主要包括水灰比、振捣密实、湿养护和无裂缝的水工钢筋混凝土等因素，都会影响到混凝土质量[1]。就混凝土的使用安全期限来看，一般情况下建筑物要求使用安全期限在50年～100年左右，环境介质侵蚀是影响混凝土使用年限的主要因素之一，其中包括水溶液、物理、化学和大气带来的侵蚀作用，可能导致混凝土炭化，氯离子入侵导致钢筋材料出现锈蚀作用，加剧材料之间的磨损。对于大型工程而言，混凝土质量高低的意义较为深远，如果混凝土耐久性不足，所产生的后果将是十分严重的，也将为社会带来十分沉重的后果。故此，当前大型的工程建设中，对于混凝土的耐久性重视程度较高，由于工程规模较大，所以进入维修期后，所产生的维修费用较大，如何能够在提升混凝土耐久性的基础上，尽可能降低工程维修费用，成为当前水工混凝土构筑物建设的首要考虑问题之一。

2 水工混凝土构筑物的耐久性分析

在社会主义现代化基础设施建设力度不断加强下，新时期的水工混凝土构筑物数量和规模不断扩大，由于水工混凝土构筑物自身特性，其耐久性很容易受到经济因素、环境因素、技术因素以及材料设备因素影响，进而威胁到构筑物整体的结构稳定和质量安全。在水工混凝土构筑物设计中，耐久性是设计时需要予以高度关注的一个指标，这就需要在水工混凝土构筑物设计基准期限内，确保结构和构件可以正常使用，伴随时间变化满足预期功能需求[2]。一般情况下，水工混凝土结构的使用寿命要求在50年以上，但是在实践中发现，由于工程材料质量偏低，可能导致工程崩塌事故出现，带来严重的经济损失的同时，还会威胁到人员的生命安全。这样，在后续混凝土构筑物维修和改建中，需要花费大量的成本费用，影响到工程的经济效益。故此，在水工混凝土构筑物设计中，应该做好承载力计算、抗裂和变形的计算，优化耐久性设计。

影响水工混凝土构筑物耐久性的因素较为多样，可以从两个方面着手分析。其一，混凝土强度、结构缺陷、渗透性和水泥品种，亦或是外加剂和骨料活性等因素都可能影响到水工混凝土构筑物质量；其二，外部环境温度、湿度和侵蚀性介质等等。如果混凝土耐久性不足，将导致工程结构缺陷，施工活动无法有序开展，影响到工程施工质量。

3 水工混凝土构筑物耐久性的应对措施

通过对水工混凝土构筑物耐久性影响因素分析可以了解到，为了能够有效提升混凝土耐久性，首先一点是降低混凝土孔隙率和毛细管孔隙率，尤其是混凝土拌合用水量应该根据实际要求来控制。但是，如果单纯降低用水量，也会影响到混凝土原本的性能发挥，甚至出现混凝土振捣成型困难问题的出现，进而影响到混凝土结构设计合理性，出现裂缝缺陷，混泥土强度和耐久性随之下降。故此，如何能够做好水工混凝土构筑物耐久性设计和施工活动，对于水工混凝土构筑物耐久性影响较为深远。具体表现在以下几个方面。

3.1结构设计

水工混凝土构筑物设计中，由于所处环境不同，所以对于水工混凝土构筑物不同部位的耐久性提出了不同的要求。1)水灰比，对于当前的水工混凝土构筑物设计规范中，并未明确不同作业条件下的抗渗性、抗侵蚀性，应该规定混凝土水灰比的最大值，确保水灰比设计在合理范围内；2)设计强度，水工混凝土构筑物的耐久性在满足实际要求基础上，要求混凝土强度超过一般建筑物结构强度；尤其是路桥水工混凝土构筑物工程结构，对于耐久性的要求较高，所以在设计时应该尽可能选择更大一些的标号；3)保护层强度，根据水工混凝土构筑物设计要求，闸墩的一般保护层设计厚度在50 mm～70 mm之间，墙壁和桥梁则为30 mm～50 mm，确保工程的各项条件满足耐久性要求，无论是桥面板还是栏杆之类的细薄构件，保护层设计度应该控制在20 mm以内；4)裂缝问题，水工混凝土构筑物施工中，根据相关规范要求，在一般温和环境中的裂缝宽度允许在0.33 mm以内，中等环境为0.2 mm以内，恶劣环境则为0.1 mm以内，通过大量的实践研究可以了解到，裂缝和钢筋锈蚀并无直接关系，裂缝不大于0.2 mm并不会对钢筋锈蚀产生影响，如果是超过0.3 mm则可能出现钢筋锈蚀现象[3]。

3.2加入引气剂

在大量的水工混凝土构筑物工程建设中，积累了丰富的实践经验，发现如何能够提升混凝土抗冻和耐久性，可以通过在混合料板中加入一定量的引气剂。就引气剂来看，自身具有增水作用的表面活性物质特点，在一定程度上可以降低混凝土拌合水的表面张力，进而导致混凝土内部产生大量微小气泡，这些气泡可能阻断毛细管通路，进而在混凝土结冰后内部压力过大，无法得到充分的释放，破坏混凝土内部结构稳定性和安全性。受到气泡的影响，外界水分无法有效融入其中，混凝土的渗透性同样受到不同程度上的影响，但可以起到润滑作用，促使混凝土和易性得到有效改善。所以，在混凝土中加入引气剂，促使混凝土内部具有充足的气体，强化混凝土内部孔结构，混凝土的耐久性自然得到显著提升[4]。

我国在20世纪50年代初，对于混凝土抗冻性和耐久性做出了明确的解释说明，其重要性得到了广泛的认同和关注，逐渐研发出松香热聚物加气剂，在水工混凝土构筑物中应用可以起到良好的成效，提升混凝土耐久性。由于我国正处于社会主义现代化建设阶段，所以通过掺入引气剂可以有效提升混凝土的耐久性，但是混凝土强度和耐腐蚀性会在不同程度上下降。

3.3活性矿物掺合料

我国当前正处于社会主义现代化建设进程不断加快的背景下，所以工程数量和规模不断扩大，相应对于混凝土的需求量提升。为了能够提升混凝土资源利用效率，降低混凝土成本，应该利用有限成本来延长混凝土工程使用寿命，满足社会主义现代化建设需要的同时，降低资源消耗，维护生态平衡，打造资源节约型社会。在混凝土配置中，水泥在其中用量最大，同时也是价格最贵的材料，直接影响到混凝土的整体质量。所以，在满足混凝土质量要求基础上，尽可能减少水泥用量，越来越多具有活性的掺合料用于代替水泥，如矿渣和粉煤灰等，得到了广泛的应用，可以创造更大的经济效益。

根据相关资料研究发现，粉煤灰在混凝土中应用，尽管可以起到代替水泥的作用，但是随着粉煤灰用量增加，原本的抗冻能力随之下降。粉煤灰的掺量和水灰比变化直接影响到混凝土的孔结构稳定性，粉煤灰掺合量增加，随着时间的增加，孔隙率随之下降，改变了原有混凝土孔尺寸，影响到工程整体质量和安全。

4 结语

路桥建筑物长期浸泡在河流湖泊中，水环境中含有大量的腐蚀性离子和微团物质，这些物质通过长期浸泡逐渐渗透到水工混凝土构筑物内部，加剧钢筋锈蚀，骨料脱落等等。故此，应该结合实际需要优化结构设计，适当的掺入引气剂，或是采用活性掺合料代替水泥，提升水工混凝土构筑物耐久性，延长构筑物使用寿命。

[1] 周 循.浅析水工混凝土构筑物渗漏的原因及解决措施[J].经营管理者,2017,16(10):395.

[2] 姜永华.城市污水处理厂水工混凝土构筑物裂缝的成因及控制[J].厦门科技,2015,22(4):57-59.

[3] 聂俊坤.多因素复合作用下水工混凝土材料劣化规律研究[D].郑州：华北水利水电大学,2016.

[4] 胡稳华.预制及现浇混凝土构筑物在地表水取水工程中的应用[J].给水排水,2013,49(6):101-103.

Discussiononthedurabilityofhydraulicconcretestructure

LiDong

(Shanxi2ndConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030013,China)

Concrete is one of major materials in engineering construction and is also one of important majors influencing engineering quality and durability. Therefore, it has aroused social attention for how to effectively improve hydraulic concrete structure durability. The paper analyzes factors influencing hydraulic concrete structure durability. Combining with actual conditions, it puts forward rational measures for improvement, so as to prolong the engineering durability and serving life.

hydraulic concrete structure, air-entraining agent, porosity, stability, durability

1009-6825(2017)29-0052-02

2017-08-07

李 东(1975- )，男，工程师

TV331

A