1、水工混凝土結構耐久性研究【摘要】隨著水工混凝土結構應用的不斷推廣，研究其結構耐用性凸顯出重要意義。本文 首先對相關內容做了概述，分析了影響水工大體積混凝土耐久性的主要因素。在探討混凝 土的碳化及抗凍性的基礎上，研究了水工混凝土結構耐久性對策。【關鍵詞】水工混凝土；結構；耐久性；研究一、刖百作為一種實際應用效果良好的結構，水工混凝土結構在近期得到了長足的發展。研究其耐 久性相關課題，能夠更好地優化該項工作的實踐，從而有效保證水工混凝土結構在實際運 用中的耐久性。本文從概述相關內容著手本課題的研究。二、概述隨著我國國民經濟的快速發展，水利工程建筑數量日益增加，大體積混凝土作為一種常見 的建筑材料，

2、具有承載力高、適應性強、造價低和易澆筑成型等優點，目前在城市水利基 礎設施建設中得到廣泛的應用及推廣。但在混凝土建筑過程中，由于設計不合理、施工質 量差、人員操作失誤等，加上施工單位對混凝土耐久性的認識不夠深入，導致水工混凝土 在使川過程中出現損壞的情況，嚴重威脅到水利工程的質量安全和功能的發揮，甚至會造 成生命財產的損失。同時水利工程具有特殊的使用環境，對混凝土結構的耐久性要求越相 對較高。因此，如何有效地提高水工混凝土結構的耐久性就成為了工程技術人員當前亟待 解決的難題之一。通過分析影響混凝土結構耐久性的因素，提出有效的處理措施，對提高 混凝土耐久性有所幫助。混凝土耐久性是指混凝土結構在自

3、然環境、使用環境和及材料內部因素的作用下，在設計 要求的目標使用期內，不需要花費巨大資金對其加固和處理以保證其安全、使用功能和外 觀要求的能力。它是混凝土的一個綜合性指標，主要包括抗碳化性、抗滲性、抗凍性、抗 腐蝕性、抗堿骨料反應等性能，它是混凝土結構的基本功能之一，也是混凝土安全性。適 用性、耐久性三個環節中比較薄弱的一個環節，它的好壞將直接影響到工程的使用壽命。三、影響水工大體積混凝土耐久性的主要因素混凝土耐久性是混凝土抵抗氣候變化、化學侵蝕、磨損或其它破壞過程的能力，主要包括: 抗碳化能力、抗凍性、鋼筋銹蝕、抗滲性。水工混凝土由于水的滲入、沖刷、凍融、侵蝕 等因素使其工作環境比其它建筑物

4、更為惡劣，不僅要承受正常的使用荷教，還要承受環境 水的各種作用。因此，提高水工混凝土的耐久性，比保證強度更有意義。水工混凝土的耐 久性提高需從使用材料、結構形式、環境條件、施工工藝、保護措施等方面綜合考慮，其 主要措施是原材料的優化選擇。水工混凝土體積大，在硬化初期易產生大量水化熱，形成溫度應力，而此時混凝土抗拉能 力弱導致產生裂縫；同時大體積混凝土還產生收縮裂縫，引起如滲漏溶蝕、環境水侵蝕、 凍融破壞和鋼筋銹蝕等病害的發生，這些病害與裂縫形成惡性循環，對建筑物的耐久性產 生極大危害。2 .凍融循環凍融破壞是混凝土在浸水飽和或潮濕狀態下，溫度正負交替變化使其內部孔隙水凍結膨脹、 融解收縮產生疲

5、勞應力，導致混凝土山表及里逐漸削蝕的破壞現象。經調查，我國有22% 的中小型水工建筑物存在凍融破壞問題。3 .碳化與鋼筋銹蝕空氣中的C02和水中的碳酸組分都可能與水泥水化物發生反應，使之碳化，產生裂縫，使C 02等進入混凝土內部，加速碳化。碳化使混凝土中性化，導致鋼筋失去保護膜而產生銹蝕, 使結構承載力逐漸喪失。四、混凝土的碳化及抗凍性研究1 .混凝土的碳化混凝土的碳化是混凝土所受到的一種化學腐蝕。空氣中C02氣滲透到混凝土內，與其堿性 物質起化學反應后生成碳酸鹽和水，使混凝土堿度降低的過程稱為混凝土碳化，乂稱作中 性化。水泥在水化過程中生成大量的氫氧化鈣，使混凝土空隙中充滿了飽和氫氧化鈣溶液

6、, 其堿性介質對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面生成難溶的Fe203和FeO,稱為鈍化膜。 碳化后使混凝土的堿度降低，當碳化超過混凝土的保護層時，在水與空氣存在的條件下， 就會使混凝土失去對鋼筋的保護作用，鋼筋開始生銹。2 .混凝土的抗凍性混凝土的抗凍性是混凝土受到的物理作用的一方面，是反映混凝土耐久性的重要指標之一。 對混凝土的抗凍性不能單純理解為抵抗凍融的性質，不僅在嚴寒地區混凝土建筑物有抗凍 的要求，溫熱地區混凝土建筑物同樣會遭到干、濕、冷、熱交替的破壞作用，經歷時間長 久會發生表層削落，結構疏松等破壞現象。處在干燥條件的混凝土顯然不存在凍融破壞的 問題，所以飽水狀態是混凝土發生凍融破壞

7、的必要條件之一，另一必要條件是外界氣溫正 負變化，使混凝土孔隙中的水反復發生凍融循環，這兩個必要條件，決定了混凝土凍融破 壞是從混凝土表面開始的層層剝蝕破壞。五、水工混凝土結構耐久性對策探討由于混凝土結構所處的環境條件、結構形式、結構使用條件和結構表層保護措施、細部構 造以及施工質量都影響著混凝土的耐久性。根據新編的水工混凝土結構設計規范（以 下簡稱規范）的規定，水工混凝土耐久性設計主要會依據規范中的要求來對水工混凝 土結構進行設計。1 .對于混凝土結構所處環境進行分類別劃分 對于永久性建筑物應該重點關注耐久性。根據不同的建筑環境條件進行劃分。不同環境劃 分級別不同，大體劃分為四類。對于建筑物

8、設置時，可以根據具體所處的環境級別和耐久 性需求進行設計，并在施工過程中根據具體環境進行施工質量控制，將環境類別適當提高 或降低，但不應高于四類環境標準，當然也不能低于一類環境標準。對于混凝土耐久性要 求不太高的臨時性的建筑物可以不太過于注意環境因素。2 .對于原材料的選擇以及施工質量的控制根據混凝土結構的耐久性需要，在選擇正確的原材料的前提下，加強對于原材料質量的干 預。當環境受外力侵蝕較厲害時，在選擇原材料時應優先選擇抗侵蝕的水泥；當對于有抗 凍要求的混凝土結構時應考慮添加適量引氣劑，同時采用大壩水泥，并摻入部分硅酸鹽水 泥。由于耐久性與混凝土結構的密實性有密切關系，所以對于混凝土的原料選

9、擇，施工過 程以及養護有必須按照施工規定進行。3 .結構配筋與型式合理的結構形式有助于混凝土結構耐久性的增加。結構形式的選擇應該根據具體的環境類 別而定，當遇到環境條件類別為三、四類時，如果鋼筋混凝土結構采用了多棱角結構形式, 則會增加多角度進碳，而混凝土的碳化速度就會加快，從而致使混凝土的耐久性降低，當 然采用薄腹型也會出現相同的現象。而傳統觀點對于增加耐久性主要是通過改變配筋來實 現的，這只是對于普通的鋼筋混凝土采用這些方式是可以的，對于橫向受力裂縫的危害也 不會太嚴重。遇到構造鋼筋及其預埋件特別多時，這種構造就不能滿足需要，會造成混凝 土澆筑不夠密實的缺陷，這必將會降低水工混凝土的耐久性。因此對于配筋