水利工程混凝土质量通病及处理

【摘 要】混凝土工程施工过程中,经常产生一些质量缺陷,影响结构的安全。混凝土是当前最广泛使用的建筑结构材料之一,然而,混凝土病害在建筑工程中是经常出现的问题,结合多年的工作经验,本文对混凝土工程常见病害的产生和防治进行探讨。【关键词】水利工程；塑性；裂缝；漏水；冻融；空蚀；处理　　 水是生命之源,水利是农业的命脉。农村小型水利工程是农村重要的基础工程设施,涉及千家万户的生产生活。小型水利工程设施运行的好坏与“三农”问题密切相关。建立科学合理的小型水利工程管理体制可以保证工程的安全运行和效益的充分发挥,推动政府职能转变,推进社会主义新农村建设。　　 1 裂缝　　 由于混凝土的裂缝经常会给工程带来不同程度的危害，所以，裂缝预测与控制的研究一直是混凝土界的重大课题。随着科学技术的发展，新材料、新技术、新工艺不断涌现，导致混凝土开裂原因趋向于复杂化，因此，混凝土裂缝的预测与控制也不断面临新的问题和挑战。 混凝土裂缝问题是一个由多因素协同作用的复杂的系统问题，目前就单方面的开裂原因来进行混凝土裂缝预测与控制，其应用范围有很大的局限性。微裂缝不会影响工程的质量,但过宽的裂缝会引起混凝土中钢筋的锈蚀,降低结构的耐久性;损坏结构的外观,影响正常使用;严重的还会影响结构的安全。　　 1.1 塑性裂缝　　 1.1.1 塑性收缩裂缝　　 混凝土浇筑后，外露的表面因风吹日晒迅速蒸发变干体积缩小变形，而内部仍旧是塑性体，在施工刚完甚至还没有浇筑完时就出现的裂缝。这种裂缝通常不连续，很少发展到边缘，在塑混凝土结构中，典型裂缝呈对角线方向，缝长一般较短，约30cm左右，严重时裂缝也能互相连通，如有钢筋，裂缝方向会有改变。主要原因是混凝土

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力，故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定，如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道：“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明，它们的化学和生物稳定性高；织物的最大损坏是在施工中；铺设以后没有大变化；……可预期超过100年的稳定性。

表面未覆盖、洒水养护不及时。　　 1.1.2 塑性沉降裂缝　　 在混凝土深层断面，浇筑后会不断下沉，当混凝土开始初凝时，如遇到钢筋或模板连接螺栓、模板磨擦力等会阻止这种沉降，则会产生沉降裂缝。主要原因是振捣不密实，混凝土表面初凝前后抹压收浆不够。　　 1.2 干缩裂缝　　 骨料粒径小、含水量增加、引气剂等外加剂超过5%、龄期过短等因素会使混凝土体积收缩时产生干缩裂缝，这种裂缝一般发生在数月后，多呈龟裂状。　　 1.3 温度裂缝　　 大体积混凝土浇筑后，水泥水化热作用使内部混凝土温度升高，由于环境温度低，混凝土温 度开始下降，降温过程混凝土发生收缩，收缩受到内部未降温混凝土的阻止，混凝土受拉，在混凝土表面则会产生无规则的温度裂缝。这种裂缝一般呈网状，产生的时间大约在浇筑后一个星期左右，比干缩裂缝早得多。所以混凝土浇筑后，要加强养护，注意环境气温变化，搞好保温措施，使混凝土内外温差不宜过大。　　 1.4 结构裂缝　　 构筑物应力发生突变部位，容易产生裂缝，这是施工无法避免的，所以在设计时，对有整体固结要求的建筑物，必须改为渐变断面结构，以缓减过分应力集中；而对无整体要求的结构，设计应采用分缝施工的方法，并按需要在分缝处设置止水。若设计不当，便会形成结构裂缝。　　 1.5 由基岩或老混凝土的约束产生裂缝　　 大体积混凝土或墙体浇筑在坚硬基岩或老混凝土基面上，由于新浇筑混凝土硬化过程中收缩受其约束，会产生裂缝，一般在经过一个冬季后检查便会出现。对大面积混凝土，裂缝呈无规则状，对墙体裂缝呈垂直墙长方向，不贯通。这种裂缝主要是在设计时分缝间距过大，施工中采用原材料的收缩性较大、水灰比太大、振捣不过关、养护不够等因素造成的。　　 1.6 超载或设计不当引起裂缝　　 由于超载或设计不当引起的混凝土裂缝，一般较平直，多发生在最大拉应力区，可以进行结构应力配筋核算，也可以用仪器检测混凝土内应力值证实。　　 2 混凝土渗水漏水　　 虽然钢筋混凝土是水工结构良好的建筑材料，但要使其完全不渗水漏水，几乎不可能，有时渗水不明显会引起钢筋锈蚀及混凝土冻融破坏，当漏水较大时还会加大水的损失造成不应有的浪费，所以一般都应进行防渗漏处理。混凝土渗水漏水有如下几种情况：混凝土施工因振捣不密实而渗水漏水；混凝土施工缝处理不良而渗水漏水；混凝土因裂缝而渗水漏水；沿模板贯穿钢拉杆渗水；应设止水带的伸缩缝因施工埋设不良或漏设必然造成渗水漏水等。　　 3 混凝土冻融破坏　　 混凝土微孔隙中的水，在正负温度交替作用下，其中毛细孔内的水结冰会产生很大的冰压力；凝胶体微孔内的水过冷发生迁移，形成冻胀压力和渗透压力联合作用使混凝土材料产生疲劳应力，造成混凝土强度降低，使混凝土内微裂逐渐增加、扩展、互相串通，产生由表及里的剥落破坏。　　 3.1 材料对混凝土抗冻性的影响　　 3.1.1 外加剂　　 引气剂能有效地降低水的表面张力，减小骨料之间的摩擦力，起到增塑作用，改善混凝土的和易性，减小离析和泌水现象，使混凝土均匀、密实，提高混凝土抗冻融破坏能力。所以适量运用外加剂能提高混凝土的抗冻性。　　 3.1.2 掺合料　　 单掺粉爆灰一般会随掺量增加而使混凝土抗冻性降低。掺硅粉不仅会使混凝土强度明显提高，而且会改善汽泡参数，半径减小，从而使混凝土抗冻性提高。　　 3.1.3 砂石骨料　　 骨料本身的密实性太差，或含泥量过高，会使混凝土抗冻性降低。　　 3.2 配合比对混凝土抗冻性的影响　　 3.2.1 水灰比　　 水灰比越大，毛细孔越多，混凝土的密实度越差，吸水率越大，在混凝土冻融过程中产生的冻胀压力和渗透压力也越大，所以混凝土抗冻性随水灰比的增大而降低。　　 3.2.2 骨灰比　　 在水灰比相同条件下，混凝土的抗冻性随着砂石骨料用量与水泥用量之比的增大而降低。就是说对有较高抗冻要求的混凝土，其水泥用量不能太低，砂石骨料用量不能太多。　　 3.3 施工工艺对混凝土抗冻性的影响　　 3.3.1 拌和工艺　　 准确地按设计配合比拌制出均匀的混凝土混合料是保证混凝土各项性能的基础。一般人工拌和混凝土的含气量比机械搅拌的含气量多出一半，这会大大影响混凝土的抗冻性，因此混凝土拌和均要求机械搅拌。　　 3.3.2 养护　　 混凝土成型后早期受冻时的强度越低，对混凝土后期抗冻性影响就越大，所以必须加强养护，保证混凝土初期受冻时强度超过允许的最大强度界值。　　 4 冲磨空蚀破坏　　 冲击磨损和空蚀破坏，是水工建筑物常见病害之一，特别是当流速较高，水流中挟带沙石等磨损介质时，这种破坏更为严重。　　 4.1 悬移质泥沙　　 当水流含悬移质泥沙，泥沙颗粒以较小角度冲击流道表面，对边壁施以切削作用和冲击作用，从而造成建筑物表面磨损。这种磨损和水流速度、沙石速度、沙石粒径、砂石颗粒形状及硬度、冲磨历时等因素相关。　　 4.2 推移质泥沙　　 推移质沙石以滑动、滚动及跳动的方式在建筑物表面运动，除了磨擦切削，还有跳跃冲击作用，当材料强度达极限值或疲劳限值时，则会发生破坏，开始表层剥落，并向纵深扩展，如遇不平整表面或护面接缝，受力状态更加复杂，在动水压力作用下，还能将护面掀起，加剧破坏，形成深坑，最后使建筑物遭到严重破坏。　　 4.3 高速含沙水流　　 当高速含沙水流流过建筑物体型不佳或不平整处时，会与边界分离，降低局部动水压强，在低压区形成许多孤立的单个空泡，在空化水流进入相邻高压区时空泡溃灭，辐射出冲击压力，作用于建筑物表面材料，使混凝土表面发生剥蚀破坏。　　 5 化学侵蚀　　 混凝土是以水泥为胶结材料，砂、石为骨料，通过水泥水化凝固成气、液、固三相并存的多孔性非均质性刚体材料。由于外部某些物质，如酸、碱、盐以及大气中各有害气体与混凝土中某些组分通过化学反应产生病害。　　 6 钢筋锈蚀　　 6.1 混凝土保护层碳化　　 在硬化的混凝土中，由水泥水化作用形成大量的氢氧化钙，混凝土具有高碱性，使钢筋表面形成一层很薄的氧化钝化膜，有效地抵制钢筋锈蚀。空气中的二氧化碳气体不断地沿着不饱和水的混凝土连通毛细孔渗入混凝土中，与混凝土孔隙中的氢氧化钙发生中和反应，使混凝土中碱度降低，生成弱碱性的碳酸钙现象，即碳化。　　 6.2 氯离子侵害　　 由混凝土原材料带进混凝土拌和物或混凝土环境含盐介质渗入，致使钢筋周围的孔隙液中氧离子渗入钢筋表面钝化膜，造成钝化膜破坏。另外氯离子的存在还增加了混凝土的导电性，加速钢筋锈蚀。钢筋混凝土构件的环境水、土若存在氯离子或氯化物，氯离子也会通过混凝土侵入到钢筋表面。　　 6.3 氧和水的作用　　 无论混凝土保护层碳化、裂缝或氯离子的侵害等引起的钢筋锈蚀，氧和水都是发生锈蚀的必要条件。一般情况下，在干燥或完全处于水中的混凝土内的钢筋，很少或根本不锈蚀，而当有溶于水中的氧存在时，则发生吸氧腐蚀。水工建筑物多与水接触，常处于干湿交替状态，为氧的扩散和溶解提供了方便条件，从而加速了混凝土中钢筋的锈蚀。　　 6.4 裂缝对钢筋的影响　　 混凝土裂缝原因是多方面的，混凝土浇筑后养护差、早期塑性收缩、振捣不密实的塑性沉陷、混凝土干缩、模板变形、地基变形、温度变化、应力超限、骨料不良、水泥安定性差、化学腐蚀等等，特别是钢筋锈蚀造成混凝土保护层顺筋裂缝，为空气和水分以及其它物质到达钢筋表面提供了方便通道，加剧了钢筋锈蚀。　　 参考文献　　 [1]何克勤;混凝土标准试件测强结果[J];福建建材;2008年01期　　 [2]赵广民;混凝土质量控制探析[J];东北水利水电;2010年10期