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摘要：水工建筑物是为开发、利用和保护水资源，减免水害，防治水患而修建的承受水作用的建筑物。水工建筑物历史悠久，在春秋时期在我国就已经被沿用。但近年来，我国的水工建筑物在建设、使用过程中出现了许多问题，尤其是在耐久性方面。本文就是从影响水工建筑物耐久性的因素的角度出发，提出科学合理的预防措施。
关键词：水工建筑物；耐久性；影响因素；预防措施
Abstract: the hydraulic structures is for development, utilization and protection of water resources, water damage reduction, prevention and control of flood and built under water in the role of the building. Hydraulic structures, has a long history in the spring and autumn period in our country have been used today. But in recent years, our country hydraulic structure in construction, use a lot of problems appeared in the process, especially in durability aspect. This paper is the influence the durability of hydraulic structures from the point of view of factors, put forward the scientific and reasonable prevention measures.
Keywords: hydraulic buildings; Durability; Influencing factors; Prevention measures
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
水工建筑物，涉及多学科领域，除了基础科学外，还与水力学、水文学、工程力学、土力学。岩石力学、工程结构、工程地质、建筑材料以及水利勘测、水里规划、水利工程施工、水利管理等学科有关，在我国有着悠久的发展史。它的耐久性是衡量一个水工建筑物质量高低的最主要因素。但近年来，虽然科学技术不断地发展，水工建筑领域的水平也在不断地提高但是，依然出现了许多新的挑战与矛盾。
一、水工建筑物
（一）、水工建筑物的分类
1、按使用年限划分
按照使用年限的方法分类，水工建筑物可以分为永久水工建筑物和临时性水工建筑物。我们把在施工期短时间内发挥作用的建筑物，比如：围堰、导流隧道、导流明渠等设施称之为临时性水工建筑物。
2、按照功能性划分
第一种是通用性水工建筑物。包括挡水建筑物，比如各种水坝、水闸、海塘、堤；泄水建筑物，比如各种溢流坝、岸边溢洪道、泄水隧洞、分洪闸等；进水建筑物，比如进水闸、深式进水口、泵站等；输水建筑物，比如引水隧洞、渡槽、输水管道、渠道等；河道整治建筑物，比如丁坝、潜坝、护坝、导流堤等。
第二种是专门性水工建筑物。包括水电站建筑物，例如前池、调压室、压力水管、水电站厂房等；渠系建筑物，分水闸、沉砂池、冲沙闸等；港口水工建筑物，防波堤、码头、船坞、船台、滑道等；过坝设施，升船机、放木道、伐道鱼道等。
（二）水工建筑物的特点
1、水工建筑物容易受到地形、地质、水文、气象等制约，对工程选址、建筑物选型、施工、枢纽布置、工程投资产生很大影响。
2、水工建筑物的工作条件非常复杂，比如由渗透产生的渗透压力对于建筑物的强度和稳定性来说是不利的。
3、水工建筑物的施工难度相当大，有时需要解决施工导流、截留、施工期间如何度过汛期的问题。
二、水工建筑物的耐久性
一个建筑物的耐久性强弱，将会在很大程度上影响一个建筑物的安全使用年限。水工建筑物亦不例外。一个水工建筑物的耐久性不足的话，不仅会增加水工建筑物使用过程中的修理费用和安全加固费用，还会影响建筑物正常功能的使用，甚至会缩短它的使用年限，影响建筑物的安全，继而造成严重的资源浪费和经济损失。
在2000年，国务院颁布并实施的《建设工程质量管理条例》中，第二十一条明确规定：设计文件应当符合国家规定的设计深度要求，注明工程合理使用年限；建设部《关于设计单位执行有关建设工程合理使用年限问题的通知》文件中明文规定，有关单位在设计文件中应当注明建筑物的合理使用年限。水工建筑物的设计也不例外，設计人员应当在文件中标明它的使用年限，这对建筑物的耐久性提出了更加严格的要求。
三、影响水工建筑物耐久性的因素
1、首要因素——裂缝
裂缝属于物理性的病害，是混凝土建筑物中最常见、最容易发生的病害之一。它会直接导致混凝土的抗拉伸的性能降低，使得有害物质进入混凝土内部，从而造成钢筋的锈蚀，严重的会导致混凝土结构的破坏，影响建筑物的安全。这种现象有时会在施工期间出现，有时会在建筑物使用5-10年得时候出现。
对于通用性水工建筑物来说，裂缝会直接引起建筑物的渗漏，如若情况严重，会直接危及工程的排水、蓄水的能力。而对于专门性水工建筑物来说，如果裂缝达到一定程度，会引起堤坝内部扬压力的增长，削弱堤坝的抗滑能力，会直接威胁堤坝结构的稳定和安全。
产生裂缝的原因有很多：
首先是大体积的混凝土在水化时会产生大量的水化热，若得不到有效散发，就会导致混凝土内外的温差加大，进而使它的形达到极限而引起裂缝。
其次是混凝土在硬化过程中，因为干缩的原因引起形体变形而受到约束时产生裂缝。
最后是筑物的结构基础不均匀陷落，会导致建筑物裂缝的产生。
2、混凝土碳化
混凝土的碳化就是指空气中的二氧化碳气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔，扩散到混凝土内部的毛细孔中，和其中的空隙液所溶解的氢氧化钙进行中和反应，生成碳酸盐，使得混凝土孔溶液的PH值小于10，在这种情况下，钢筋的钝化膜就会被破坏，钢筋发生锈蚀。
产生原因包括多个方面，一是水泥的品种，二是混凝土周围介质中CO2的浓度高低和湿度大小，三是石灰水的溶出速度，四是混凝土的参透系数、透水量、混凝土的过度振捣、结构尺寸、养护方法、其附近水的更新速度、水流速度等。
3、混凝土的溶蚀
这是一种化学性病害。即混凝土中的钙被水溶解成二氧化钙，遇到空气中的二氧化碳反应生成三氧化钙的沉淀物，这就标志着混凝土发生病。当钙被溶出大约33%的时候，混凝土将会变得酥松，进而失去强度。
产生原因包括很多方面：第一是组成混凝土的主要材料的性质，第二是混凝土的施工及硬化条件、混凝土的表面，边角，工作缝部位的处理工作，都会对混凝土的耐久性产生影响，第三是施工质量的低下，出现了蜂窝、麻面的情况。
4、冻融破坏
破坏指在水饱和或者潮湿状态下由于温度正负变化，建筑物的已硬化混凝土内部孔隙水结冰膨胀，溶解松弛，产生疲劳效应，从而造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。这很容易导致钢筋锈蚀而严重影响建筑物结构的耐久性。
5、建筑物地基的损坏
评价一个建筑物的建设程度的好与坏，人们往往从地基的层面去观察并作出结论。当建筑物的地基值超过允许值的时候，建筑物的部分结构会产生裂变，甚至会产生渗漏变形的隐患，危及建筑物的安全，需要的修复工程量很大。当地基沉降值处于临界状态的时候，建筑物的结构开始产生裂变，会影响建筑物的正常使用，修复的工程量不大。
6、冲磨与空蚀
冲磨与空蚀同属于物理病害。前者是泥沙在于高速水流一起运动的时候，会磨蚀直接接触或者临近的混凝土。后者很多都是出现在水工泄水建筑物上，是混凝土的局部受到水流不规则的挤压而导致变形。这两种物理病害是交替进行的，它们的结合会导致混凝土的表面的粗骨料裸露在空气或者水流表面，使得混凝土表面凹凸不平，从而产生了许多坑洞，导致建筑物中的钢筋外露和锈蚀。
四、预防措施
1、建筑物的材料
《水工混凝土结构设计规范》中，对水工结构的混凝土的耐久性提出了最低的强度等级、最大水灰比、最小水泥用量、抗渗能力、抗冻等級的要求。《混凝土结构设计规范》中对结构混凝土的最大氯离子含量和最大碱含量也做了明确的规定。为了减低裂缝的可能性，我们应当在建筑物的原材料中适当的掺入高效外加剂。
而对于混凝土的碳化，我们在施工过程中，应该采取以下的措施：一是在选择水泥品质的时候，要充分考虑水工建筑物所处的地理位置、周围环境。在容易被水冲刷的地方，使用高强度的水泥。二是在施工过程中，选择合理的配合比，适量的外加剂。三是要保证科学的运输和及时的保养。
对于冻融破坏的预防，一是要在施工过程中，依据不同的状况科学合理的选择含有不同的矿物成分和性能的水泥，外加剂与制造混凝土的配合比。二是要尽快优化水工建筑物周围的环境条件。
2、水工建筑物的施工方面
首先要严格遵守我国现行的施工规范、质量评定与验收的规定。对于原材料的采购、使用都应该通过试验来确定质量的好坏，防止质量差的材料进入施工现场。
其次，在浇筑混凝土时，应该选用专业人员控制混凝土的均匀性、密实性。并且要及时的进行养护。在进行湿养护的过程中，要依据混凝土的温度和外部气温的变化，及时的采取措施，控制它的温度。但要注意时间要把握准确，不能随意更改。
最后，作为水工建筑物的管理者，要严格执行水工建筑物的施工监理和在竣工时的验收工作及时进行耐久性的质量检查。
3、在运营和管理方面
第一，不超出原先设计的范围，加强对施工状况的监测和控制，严格执行预定设计的方案。
第二，制定严格的施工期间的规章制度和保障制度。培养工作人员的专业素质和专业素养。
第三，作为设计人员，应尽职的向施工单位的相关专业负责人提供在建筑物在建设过程中需要的注意的问题的文件，同时，还应该向运营管理单位的管理单位提供在建筑物运行的过程中，需要注意的问题，比如说日常维护的措施、需要定期维修的时间、监测的要求、定期需要安全鉴定的内容，及时做好安全技术的交接工作。
第四，对于水工建筑物的一些特殊部位，要采取经常检修、经常更换材料的措施，提高建筑物的耐久性，保证建筑物的安全使用年限。
4、在水工建筑物的设计方面
第一方面，我们要打破过去的陈旧思想，从过去那种按照强度设计的旧的模式当中挣脱出来，以一种新的思维方式，去考虑问题。更多的考虑水工建筑物在运营过程中，因为环境的作用的影响所产生的结构材料腐蚀、劣化的问题。竭尽全力的去延长水工建筑物的使用年限，尽量避免资源的铺张浪费。
第二方面，要充分考虑到当局部的建筑结构发生病变时，应如何选择合适的可以拆装的构件，最终达到延长建筑物的寿命的目的。
第三方面，设置科学有效地防渗漏、方便排水、可以抗磨蚀和冲刷的方案和合理的施工缝、沉降缝、伸缩缝，在混凝土的表面涂抹有效物质延缓碳化或者可以减少水质的侵蚀。
结语：
水工建筑物在我国由来已久，对封建社会的发展起着重大的积极的推动作用，例如都江堰工程，至今仍发挥着灌溉、防患水患的作用。由于物理化学病害的原因，很多水工建筑物的耐久性都受到了前所未有的新的挑战，遭受到了不同程度的破坏。因此，我们必须坚持以科学发展观的思想为指导，研究导致影响水工建筑物耐久性的真实的原因，并根据实际情况，提出切实可行的预防措施和解决措施。这将是一项任重而道远的任务，是大家需要共同面对的问题。因此，我们一定要本着实事求是、解放思想、与时俱进的思想，认真对待，全方位、多层次的去考虑问题，从而使得水工建筑物发挥应有的实力，为社会做出更大更多的贡献。
参考文献：
[1]刘福珍、刘云龙、杨洪岩.混凝土水工建筑冻融破坏与防治[J].水利天地，2010（1）
[2]李红.水工建筑物混凝土损坏及防治[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2009（1）
[3]王显波.浅析水工建筑物冻害防治技术[J].民营科技，2010（19）
[4]黎超、胡邵富.水工建筑物破坏的原因及防治措施的探讨[J].民营科技，2011（11）
[5]周敏捷.水工建筑运行安全性分析[J].中小企业管理与科技，2009（8）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：水工建筑物；耐久性；影响因素；预防措施
Abstract: the hydraulic structures is for development, utilization and protection of water resources, water damage reduction, prevention and control of flood and built under water in the role of the building. Hydraulic structures, has a long history in the spring and autumn period in our country have been used today. But in recent years, our country hydraulic structure in construction, use a lot of problems appeared in the process, especially in durability aspect. This paper is the influence the durability of hydraulic structures from the point of view of factors, put forward the scientific and reasonable prevention measures.
Keywords: hydraulic buildings; Durability; Influencing factors; Prevention measures
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
水工建筑物，涉及多学科领域，除了基础科学外，还与水力学、水文学、工程力学、土力学。岩石力学、工程结构、工程地质、建筑材料以及水利勘测、水里规划、水利工程施工、水利管理等学科有关，在我国有着悠久的发展史。它的耐久性是衡量一个水工建筑物质量高低的最主要因素。但近年来，虽然科学技术不断地发展，水工建筑领域的水平也在不断地提高但是，依然出现了许多新的挑战与矛盾。
一、水工建筑物
（一）、水工建筑物的分类
1、按使用年限划分
按照使用年限的方法分类，水工建筑物可以分为永久水工建筑物和临时性水工建筑物。我们把在施工期短时间内发挥作用的建筑物，比如：围堰、导流隧道、导流明渠等设施称之为临时性水工建筑物。
2、按照功能性划分
第一种是通用性水工建筑物。包括挡水建筑物，比如各种水坝、水闸、海塘、堤；泄水建筑物，比如各种溢流坝、岸边溢洪道、泄水隧洞、分洪闸等；进水建筑物，比如进水闸、深式进水口、泵站等；输水建筑物，比如引水隧洞、渡槽、输水管道、渠道等；河道整治建筑物，比如丁坝、潜坝、护坝、导流堤等。
第二种是专门性水工建筑物。包括水电站建筑物，例如前池、调压室、压力水管、水电站厂房等；渠系建筑物，分水闸、沉砂池、冲沙闸等；港口水工建筑物，防波堤、码头、船坞、船台、滑道等；过坝设施，升船机、放木道、伐道鱼道等。
（二）水工建筑物的特点
1、水工建筑物容易受到地形、地质、水文、气象等制约，对工程选址、建筑物选型、施工、枢纽布置、工程投资产生很大影响。
2、水工建筑物的工作条件非常复杂，比如由渗透产生的渗透压力对于建筑物的强度和稳定性来说是不利的。
3、水工建筑物的施工难度相当大，有时需要解决施工导流、截留、施工期间如何度过汛期的问题。
二、水工建筑物的耐久性
一个建筑物的耐久性强弱，将会在很大程度上影响一个建筑物的安全使用年限。水工建筑物亦不例外。一个水工建筑物的耐久性不足的话，不仅会增加水工建筑物使用过程中的修理费用和安全加固费用，还会影响建筑物正常功能的使用，甚至会缩短它的使用年限，影响建筑物的安全，继而造成严重的资源浪费和经济损失。
在2000年，国务院颁布并实施的《建设工程质量管理条例》中，第二十一条明确规定：设计文件应当符合国家规定的设计深度要求，注明工程合理使用年限；建设部《关于设计单位执行有关建设工程合理使用年限问题的通知》文件中明文规定，有关单位在设计文件中应当注明建筑物的合理使用年限。水工建筑物的设计也不例外，設计人员应当在文件中标明它的使用年限，这对建筑物的耐久性提出了更加严格的要求。
三、影响水工建筑物耐久性的因素
1、首要因素——裂缝
裂缝属于物理性的病害，是混凝土建筑物中最常见、最容易发生的病害之一。它会直接导致混凝土的抗拉伸的性能降低，使得有害物质进入混凝土内部，从而造成钢筋的锈蚀，严重的会导致混凝土结构的破坏，影响建筑物的安全。这种现象有时会在施工期间出现，有时会在建筑物使用5-10年得时候出现。
对于通用性水工建筑物来说，裂缝会直接引起建筑物的渗漏，如若情况严重，会直接危及工程的排水、蓄水的能力。而对于专门性水工建筑物来说，如果裂缝达到一定程度，会引起堤坝内部扬压力的增长，削弱堤坝的抗滑能力，会直接威胁堤坝结构的稳定和安全。
产生裂缝的原因有很多：
首先是大体积的混凝土在水化时会产生大量的水化热，若得不到有效散发，就会导致混凝土内外的温差加大，进而使它的形达到极限而引起裂缝。
其次是混凝土在硬化过程中，因为干缩的原因引起形体变形而受到约束时产生裂缝。
最后是筑物的结构基础不均匀陷落，会导致建筑物裂缝的产生。
2、混凝土碳化
混凝土的碳化就是指空气中的二氧化碳气体不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔，扩散到混凝土内部的毛细孔中，和其中的空隙液所溶解的氢氧化钙进行中和反应，生成碳酸盐，使得混凝土孔溶液的PH值小于10，在这种情况下，钢筋的钝化膜就会被破坏，钢筋发生锈蚀。
产生原因包括多个方面，一是水泥的品种，二是混凝土周围介质中CO2的浓度高低和湿度大小，三是石灰水的溶出速度，四是混凝土的参透系数、透水量、混凝土的过度振捣、结构尺寸、养护方法、其附近水的更新速度、水流速度等。
3、混凝土的溶蚀
这是一种化学性病害。即混凝土中的钙被水溶解成二氧化钙，遇到空气中的二氧化碳反应生成三氧化钙的沉淀物，这就标志着混凝土发生病。当钙被溶出大约33%的时候，混凝土将会变得酥松，进而失去强度。
产生原因包括很多方面：第一是组成混凝土的主要材料的性质，第二是混凝土的施工及硬化条件、混凝土的表面，边角，工作缝部位的处理工作，都会对混凝土的耐久性产生影响，第三是施工质量的低下，出现了蜂窝、麻面的情况。
4、冻融破坏
破坏指在水饱和或者潮湿状态下由于温度正负变化，建筑物的已硬化混凝土内部孔隙水结冰膨胀，溶解松弛，产生疲劳效应，从而造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。这很容易导致钢筋锈蚀而严重影响建筑物结构的耐久性。
5、建筑物地基的损坏
评价一个建筑物的建设程度的好与坏，人们往往从地基的层面去观察并作出结论。当建筑物的地基值超过允许值的时候，建筑物的部分结构会产生裂变，甚至会产生渗漏变形的隐患，危及建筑物的安全，需要的修复工程量很大。当地基沉降值处于临界状态的时候，建筑物的结构开始产生裂变，会影响建筑物的正常使用，修复的工程量不大。
6、冲磨与空蚀
冲磨与空蚀同属于物理病害。前者是泥沙在于高速水流一起运动的时候，会磨蚀直接接触或者临近的混凝土。后者很多都是出现在水工泄水建筑物上，是混凝土的局部受到水流不规则的挤压而导致变形。这两种物理病害是交替进行的，它们的结合会导致混凝土的表面的粗骨料裸露在空气或者水流表面，使得混凝土表面凹凸不平，从而产生了许多坑洞，导致建筑物中的钢筋外露和锈蚀。
四、预防措施
1、建筑物的材料
《水工混凝土结构设计规范》中，对水工结构的混凝土的耐久性提出了最低的强度等级、最大水灰比、最小水泥用量、抗渗能力、抗冻等級的要求。《混凝土结构设计规范》中对结构混凝土的最大氯离子含量和最大碱含量也做了明确的规定。为了减低裂缝的可能性，我们应当在建筑物的原材料中适当的掺入高效外加剂。
而对于混凝土的碳化，我们在施工过程中，应该采取以下的措施：一是在选择水泥品质的时候，要充分考虑水工建筑物所处的地理位置、周围环境。在容易被水冲刷的地方，使用高强度的水泥。二是在施工过程中，选择合理的配合比，适量的外加剂。三是要保证科学的运输和及时的保养。
对于冻融破坏的预防，一是要在施工过程中，依据不同的状况科学合理的选择含有不同的矿物成分和性能的水泥，外加剂与制造混凝土的配合比。二是要尽快优化水工建筑物周围的环境条件。
2、水工建筑物的施工方面
首先要严格遵守我国现行的施工规范、质量评定与验收的规定。对于原材料的采购、使用都应该通过试验来确定质量的好坏，防止质量差的材料进入施工现场。
其次，在浇筑混凝土时，应该选用专业人员控制混凝土的均匀性、密实性。并且要及时的进行养护。在进行湿养护的过程中，要依据混凝土的温度和外部气温的变化，及时的采取措施，控制它的温度。但要注意时间要把握准确，不能随意更改。
最后，作为水工建筑物的管理者，要严格执行水工建筑物的施工监理和在竣工时的验收工作及时进行耐久性的质量检查。
3、在运营和管理方面
第一，不超出原先设计的范围，加强对施工状况的监测和控制，严格执行预定设计的方案。
第二，制定严格的施工期间的规章制度和保障制度。培养工作人员的专业素质和专业素养。
第三，作为设计人员，应尽职的向施工单位的相关专业负责人提供在建筑物在建设过程中需要的注意的问题的文件，同时，还应该向运营管理单位的管理单位提供在建筑物运行的过程中，需要注意的问题，比如说日常维护的措施、需要定期维修的时间、监测的要求、定期需要安全鉴定的内容，及时做好安全技术的交接工作。
第四，对于水工建筑物的一些特殊部位，要采取经常检修、经常更换材料的措施，提高建筑物的耐久性，保证建筑物的安全使用年限。
4、在水工建筑物的设计方面
第一方面，我们要打破过去的陈旧思想，从过去那种按照强度设计的旧的模式当中挣脱出来，以一种新的思维方式，去考虑问题。更多的考虑水工建筑物在运营过程中，因为环境的作用的影响所产生的结构材料腐蚀、劣化的问题。竭尽全力的去延长水工建筑物的使用年限，尽量避免资源的铺张浪费。
第二方面，要充分考虑到当局部的建筑结构发生病变时，应如何选择合适的可以拆装的构件，最终达到延长建筑物的寿命的目的。
第三方面，设置科学有效地防渗漏、方便排水、可以抗磨蚀和冲刷的方案和合理的施工缝、沉降缝、伸缩缝，在混凝土的表面涂抹有效物质延缓碳化或者可以减少水质的侵蚀。
结语：
水工建筑物在我国由来已久，对封建社会的发展起着重大的积极的推动作用，例如都江堰工程，至今仍发挥着灌溉、防患水患的作用。由于物理化学病害的原因，很多水工建筑物的耐久性都受到了前所未有的新的挑战，遭受到了不同程度的破坏。因此，我们必须坚持以科学发展观的思想为指导，研究导致影响水工建筑物耐久性的真实的原因，并根据实际情况，提出切实可行的预防措施和解决措施。这将是一项任重而道远的任务，是大家需要共同面对的问题。因此，我们一定要本着实事求是、解放思想、与时俱进的思想，认真对待，全方位、多层次的去考虑问题，从而使得水工建筑物发挥应有的实力，为社会做出更大更多的贡献。
参考文献：
[1]刘福珍、刘云龙、杨洪岩.混凝土水工建筑冻融破坏与防治[J].水利天地，2010（1）
[2]李红.水工建筑物混凝土损坏及防治[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2009（1）
[3]王显波.浅析水工建筑物冻害防治技术[J].民营科技，2010（19）
[4]黎超、胡邵富.水工建筑物破坏的原因及防治措施的探讨[J].民营科技，2011（11）
[5]周敏捷.水工建筑运行安全性分析[J].中小企业管理与科技，2009（8）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。