赵时雨
黑龙江省龙水工程质量检测有限公司
【摘 要】混凝土材料在现代水利工程当中占据着十分重要的地位，应用范围越来越广泛，极大地促进了行业发展，但是随着行业的进步与发展，人们对于混凝土结构的耐久性要求越来越高，而影响混凝土耐久性的因素是多方面的，所以要想保证或提高混凝土结构耐久能力，要从多方面采取针对性措施。以下本文主要对水利施工中影响混凝土耐久性的主要原因以及提高对策，进行了简要分析和阐述，希望能够为相关行业工作者提供些许参考。
【关键词】水工；混凝土结构；耐久性
近年来，我国水利工程建设需求越来越多，水利设施规模也越来越大，对混凝土结构性能要求比以往更加严苛，其中结构耐久性作为评价水利施工工程质量的关键因素之一，因此一直以来多备受行业人员关注。但是由于诸多方面因素限制，比如混凝土结构设计不合理以及施工质量控制不到位等，都会导致混凝土结构耐久性达不到预期。提高对混凝土结构的认识，并根据实际项目需求采取科学合理的施工控制方案，是保障混凝土结构使用寿命的关键。
1混凝土结构耐久性概述
所谓混凝土结耐久性，实际上就是指的使用寿命。但是耐久性评估是要给予一定的环境条件下进行分析的，评价指标包括混凝土结构物理以及化学等诸多属性。在混凝土结构长期使用过程汇总，会由于外界环境影响以及自身材料特征等，导致其结构性能逐渐弱化，最后达到一定的时间长度之后，结构无法再继续承担应承担的荷载等，就会失去作用价值。耐久性高的混凝土材料其使用寿命越久，对于水利工程而言，因为混凝土结构长期暴露在外界环境，且部分结构长期在潮湿环境当中，对于耐久性要求更高。按照当前的混凝土材料质量标准以及结构工艺施工技术水平，水工混凝土结构的使用寿命至少应该在50年以上，但是实际上有数据显示，能够达到该要求的水工混凝土结构并不多，在使用寿命周期内发生混凝土结构安全事故的事件频发，这引起了行业人员的高度关注。
2影响水工混凝土结构耐久性的主要原因分析
导致水工类混凝土结构耐久性失效的原因是多方面的，其中最基础的原因主要集中于两种：从内因上来说，主要是由于混凝土结构材料在物理、化学以及力学属性方面都没有达标，比如材料强度不足、骨料活性缺失以及其他结构缺陷等。从外因层面来讲，主要是由于混凝土所处外界环境不利于混凝土养护导致的，比如温湿度过大或者接触的具有侵蚀性杂质多等。水工混凝土因为长期处于潮湿环境中甚至直接与水资源接触，受到外界环境影响的几率更大，更容易导致耐久性降低。基于以上内因和外因的综合作用，水工混凝土结构活多少都无法避免耐久性负面因子。
但是除了上述两方面原因，其他还有很多原因同样会缩短水工混凝土寿命，而这些原因则是可以通过人为控制得到有效防范的。具体原因方面主要如下：
混凝土结构低风化导致强度减弱。在水利工程当中，大部分混凝土结构都是长期暴露在室外环境当中的，风化是普遍存在的现象，风化后的混凝土结构强度会有所降低，无法有效承受外界作用力而使寿命受损。第二，混凝土碱骨料会发生反应，碱骨料中的碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应前者生成碱硅酸盐凝胶，后者是碱和骨料中微晶体白云石产生反应，都会形成晶体物质，在混凝土微孔当中会发生膨胀，导致混凝土结构体积变大，最后因为胀裂而出现结构破坏。第三，渗漏溶蚀原因。水工混凝土是结构长期处于水资源渗透压力的作用下，会形成一定的渗透通道，出现混凝土结构裂缝，水中的杂质顺着接缝侵蚀到混凝土结构内部，影响混凝土寿命。
第四，冻融破坏类原因，该类问题在北方寒冷地区发生几率往往更高，主要问题诱因是因为混凝土在寒冷的温度条件下，会出现水化反应，结构变硬，内部形成结构空隙，而孔隙中水分冻结成冰而使其体积变大，从而产生结构损伤，如果混凝土孔隙溶液中含有氯离子，那么冻融破坏程度将加大。第五，水质侵蚀原因，水工混凝土结构不可避免要和水荷载发生接触，如果水质被污染则会对混凝土产生侵蚀作用。第六，冲刷磨损和空蚀原因，水流动的速度比较快会对混凝土结构产生冲刷磨损，亦或者因为结构表面不太平整，在混凝土表面产生真空，导致混凝土剥落的情况。第七，混凝土碳化和钢筋锈蚀原因，混凝土碳化和钢筋锈蚀是影响结构耐久性的重要因素，主要是因为混凝土发生碳化，以及其中的氯离子等介质而对钢筋产生影响。第八，裂缝和止水失效原因，混凝土抗拉强度不足，荷载作用过程中受弯构件产生裂缝；湿度变化，养护不当等，都会产生混凝土裂缝，继而使得结构耐久性失效。
3提高水工混凝土结构耐久性的对策
首先，要把好材料关，注意施工质量控制，比如说使用环境中有硫酸盐侵蚀，最好选择抗硫酸盐水泥；如果抗冻要求则尽量选择大坝水泥和硅酸盐水泥，适当添加引气剂；如果是水位频繁变化的混凝土则切忌使用火山灰硅酸盐水泥。骨料要对杂质含量进行适当控制，尤其是要防止碱-骨料反应的产生。施工质量控制中尤其要注意混凝土级配、运输、振捣、养护等过程中遵循相关施工标准和规范。其次，要注意混凝土最低强度级别，要符合相关规范；混凝土最大水灰比方面，小于0.3则钢筋产生锈蚀的可能性降低；混凝土最小水泥用量要高出规范中标准值；混凝土抗渗性方面，混凝土密实程度和水灰比有直接关系，混凝土抗渗性的提高可以采用添加加气剂、减水剂的方法；混凝土抗冻等级方面要按照规范要求中冻融循环次数、水分饱和度等对水泥、掺合料进行选择，针对于暴露在侵蚀性介质中的结构，尽量选择抗侵蚀性的水泥，比如抗硫酸盐水泥等；钢筋混凝土保护层要具备一定厚度，确保浇捣密实，养护得当；结构配筋和型式方面，设计过程中要有利于排水，防止水气凝聚。其三，综合考虑混凝土体积收缩产生的影响，针对于顶部有拉杆设计的混凝土U型渡槽，槽壳内产生横向内力，正常而言要考虑两个方面：一是因为混凝土体积收缩而产生的结构多余内力；二是因为设计荷载作用而产生的结构内力。二者结合在一起综合考虑，为结构配筋提供理论依据。其四，混凝土结构耐久性的提高，最关键还是要建立和完善相关规范和管理制度的落实，现阶段在水利工程设计及施工过程中，往往忽略了混凝土强度，然而工程实践证明，强度和耐久性并非存在直接关系，强度符合标准，然而却未必抗冻，也未必耐侵蚀。所以在设计及施工规范中要完善和耐久性有关的条款。截止到目前水利水电部门也未建立完整而又系统的水质侵蚀规程，也没有抗空蚀、抗钢筋锈蚀的规章制度，所以设计部门、施工单位等对于水工混凝土结构耐久性的提高没有规章制度可以遵循。
4结语
经过以上分析阐述不难发现，保证水工混凝土结构耐久性，是一件较为复杂的工作，需要从多方面入手进行综合考量分析，采取多样化质量管理手段，才能达到全面控制效果。未来随着水利工程设施应用场景的增加，混凝土结构所受到的影响因素也会更多，相关行业工作人员应当对此形成全面而正确的认识，积极学习提高耐久性的技术方法，加强实践探索力度。
参考文献
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