水工混凝土常见病害及预防对策

1、水工混凝土常见病害及预防对策摘要水工混凝土的耐久性直接关系工程的使用寿命、加固费用、效益发挥和运行平安。分析了水工混凝土的常见病害,并从工程设计、工程原材料、施工工艺、运行管理等方面提出了预防对策,以进步水工混凝土的耐久性。关键词水工混凝土;常见病害;预防对策水利工程是根底产业工程,水工混凝土的耐久性直接关系到工程的使用寿命、加固费用、效益发挥和运行平安,但是水工混凝土却经常受到裂缝、冻胀、冲磨、空蚀、碱骨料反响、碳化、溶蚀和侵蚀等病害的威胁,由于工程耐久性缺乏,增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用,影响或限制了构造的正常使用功能并缩短构造的使用年限,影响效益和平安,不仅造成经济损失,而且严

2、重浪费资源,引发社会问题1。因此有必要对水工混凝土的常见病害进展分析和研究,并反响到设计、施工和运行管理等方面来进展预防和控制,在工程建立管理的整个过程中,全方位、多渠道地进步水工混凝土的质量和耐久性,延长工程使用寿命,确保国家可持续开展战略在水利建立开发过程中的有效施行。1常见病害水工混凝土是水利工程建立中很重要的材料,使用种类繁多,也需要在各种各样复杂的环境条件下发挥作用和确保工程正常运行。根据水工混凝土建筑物的构造性特点和所处工作环境的不同,常见病害主要有裂缝、冻胀、冲磨空蚀、碱骨料反响、碳化、溶蚀和侵蚀7大类,其中前3类属于物理性病害,后4类属于化学性病害2。由于工程自身因素和工作条件

3、的差异,这几类病害对混凝土的危害程度也互不一样。1.1裂缝裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一,是材料的不连续现象,属于物理性病害,是水工混凝土耐久性的首要影响因素。裂缝的出现,多数在施工期就存在,有的虽然在施工期以后,也多在运行初期510年以内产生,不是由于运行期长,工程老化,而是早期的问题。裂缝的存在直接导致混凝土抗拉性能的降低,还会引导有害物质进入混凝土内部,造成钢筋锈蚀,甚至破坏混凝土构造。对于水库蓄水发电和灌溉来说,挡水混凝土构造的裂缝会直接引起渗漏,假如渗漏量到达一定程度,就直接危及工程的蓄水才能;对于混凝土重力坝来说,假如裂缝到达一定贯穿深度和宽度,会引起坝体扬压力的急剧增长,削弱

4、坝体的抗滑才能,对构造抗震非常不利,甚至会对整个坝体的构造稳定和平安造成威胁。1.2冻胀一般认为,在温度正负交替过程中,混凝土微孔中的水成为结冰或过冷的水,体积膨胀产生冻胀压力,过冷的水迁移产生浸透压力,当两者的附加作用力超过混凝土的抗拉强度时,混凝土就遭受破坏,所以冻胀破坏是一种物理性破坏。在我国的北方地区,水工混凝土受到这种破坏的情况比拟严重。受冻融作用的影响,混凝土会变得酥松、鼓包、开裂,甚至层状剥落,使建筑物失去作用,进而对建筑物整体稳定造成影响。1.3冲磨和空蚀冲磨主要是水流中的泥沙作用,我国河流多泥沙,与高速水流一起运动时磨蚀直接接触或临近的混凝土。空蚀是水工泄水建筑物工作中水流的

5、一种特有现象,是混凝土部分受到不规那么的挤压变形而产生的破坏。因此,冲磨和空蚀都属于物理性病害。一般冲磨和空蚀是交替而又互相促进的,造成混凝土外表粗骨料裸露,混凝土外表凸凹不平,产生坑洞,进而造成钢筋外露和钢筋锈蚀。1.4碱骨料反响骨料中含有的氧化硅等物质,容易和水泥或混凝土中的碱(na2、k2)反响,即碱骨料反响,这是一种化学病害。该反响生成吸水膨胀的凝胶,使混凝土产生开裂。1.5碳化混凝土的碳化(中性化)是空气中的二氧化碳气体不断透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔,扩散到混凝土内部充水的毛细孔中,与其中的空隙液所溶解的氢氧化钙进展中和反响,生成碳酸盐或其他物质,使混凝土孔溶液的ph值小于10

6、,钢筋的钝化膜被破坏,钢筋发生锈蚀。钢筋生锈后体积膨胀,引起混凝土开裂,与钢筋的粘结力降低,混凝土保护层脱落,钢筋断面面积发生损缺,严重影响混凝土的耐久性3。1.6溶蚀混凝土溶蚀是一种化学性病害。混凝土中的a被水溶解变成a(h)2,该物质遇到空气中的2反响生成a3沉淀物,标志着混凝土已经病变,将损失掉胶凝性而逐渐失去强度,抗渗才能也不断降低。当a被溶解约33%时,混凝土将变得酥松而失去强度。1.7侵蚀侵蚀主要是环境水质对水工混凝土的危害,这也是一种化学病害,虽然不是特别普遍,但有些工程却受害很深。比方,环境水中的s42-离子与混凝土中的a(h)2反响生成as4时,产生第1次体积膨胀,as4又与

7、混凝土中的3a反响生成硫铝酸钙,产生第2次体积膨胀,宏大的膨胀应力导致混凝土胀裂、变酥,甚至变成粉末状。另一个就是氯盐的渗入,当混凝土构造处于含有氯盐的海水、岩土或空气环境中时,氯离子也会从混凝土外表逐渐扩散到钢筋外表并使钢筋脱钝而锈蚀。在上述所列病害类型中,以混凝土裂缝为首要病害,同时各类病害对混凝土的影响程度不同,同种病害在不同的混凝土建筑物上造成的破坏也各种各样,另外还存在地域差异。就全国范围来说,各地的混凝土病害特征复杂多样,并且各种病害还会穿插感染,如裂缝的存在会引起渗漏溶蚀、环境水侵蚀、冻胀破坏的扩展、混凝土碳化和钢筋锈蚀等。2预防对策随着运行期的增长,水工混凝土的老化是客观现象,

8、及时维护和修补也是必要的,但是很多相关混凝土的病害却不是一般的老化问题,而是更多地与设计、施工和运行管理有亲密关系,因此要减少或预防混凝土病害,就要从这几个方面采取预防措施。2.1工程设计水工混凝土建筑物的设计要从按强度设计的形式中解脱出来,更多地考虑建筑物长期使用过程中由于环境作用引起构造材料性能劣化、腐蚀对构造平安性与适用性的影响,尽可能延长工程寿命,防止资源浪费。水工混凝土建筑物的设计要严格按照国家现行有关标准执行,严格考虑建筑物正常使用过程中构件的预定检测和维护,并在构造设计时为此项工作提供可能性和工作面。水工混凝土遭受病害是不可防止的,只是程度轻重可以控制。因此,混凝土构件在考虑了环

9、境的侵蚀性和材料性能的老化过程后,要仍然可以保证构造应有的平安性和稳定性。同一建筑物中的不同构件所处的工作环境可能存在差异,其遭受病害的可能性和程度也会不一样,因此其耐久性就不同,所以对于部分可能遭受病害严重同时可以更换的构件,可以设计成拆装和可更换型的,从而延长建筑物使用寿命。在建筑物的构造设计中,也可以有很多措施,比方:对混凝土外表进展粉刷或涂膜以延缓碳化或减少水质侵蚀,在有效范围内增大混凝土钢筋保护层,对混凝土裂缝最大宽度的允许值进展认真论证和严格限定,设置合理的伸缩缝、沉降缝和施工缝,让构造可以自由变形,防止裂缝和不均匀沉降等。另外,还可以设置有效的防渗、排水、抗冲刷和抗磨蚀措施等。2

10、.2工程原材料合理选择水泥品种和标号,尽可能选用水化热小的水泥,适量掺加粉煤灰或矿渣等掺和料。严格对混凝土拌合用水进展检验,防止氯离子含量超标。尽可能采用较小的水灰比,减少混凝土的孔隙率。采用杂质少、粒径适中、级配好、巩固性好的砂石骨料。合理使用和掺加减水剂和引气剂等外加剂4。2.3施工工艺建筑物的施工要符合工程设计和国家现行的施工标准、质量评定与验收标准的要求。严格执行工程施工监理和开工验收制度,并进展耐久性专项质量检验。大体积混凝土要事先制定完备的温控措施方案,并在施工中严格执行。改良施工机械,改善施工操作方法,确保混凝土均匀密实。混凝土浇筑过程中严格控制钢筋保护层不受影响和破坏。混凝土临

11、空面要从模板和浇筑过程中的振捣等方面进展控制,防止蜂窝、麻面的出现,对于已经造成的混凝土缺陷,要及时科学地进展修补和处理。加强混凝土养护,要从养护方法、时间和材料等方面下工夫。2.4运行管理严格按照设计预定的工况进展运行,不应有超出设计范围的工况,在设计预定的但是不常用的工况运行期间,要加强监测和控制。建立严格的运行管理规章制度,并在运行中严格执行。设计人员要向建立单位或运行单位的相关人员提出建筑物使用过程中的日常维护措施、设计预定的定期维修、部件更换、监测要求和定期平安鉴定方案的内容,做好运行平安技术交底。对于建筑物的特殊部位特别是处于严重腐蚀性环境作用下的构件和部位要经常性检测。定期进展平安鉴定。对于检测和平安鉴定中发现的问题,要及时科学标准地进展处理。3结语由于病害的影响,很多水工混凝土建筑物的耐久性受到威胁和挑战,很多以前建成的混凝土建筑物也不同程度地遭受了破坏,因此很有必要对这些病害进展分析和研究论证,讨论可行的、有效的处理措施和预控方案,并且在工程建立过程中做好宣传教育和引导工作。混凝土的耐久性问题不是设计、施工和运行管理单位任何一家的问题,而是共同面临的问题,一定要高度重视,认真对待,各参建及运行管理单位要齐心协力,全方位、多渠道地结合控制,确保混凝土质量,减少病害隐患及威胁,进步