论文部分内容阅读
【摘 要】混凝土是水利工程建设中主要的环节，是整个工程的核心质量保证。水利工程混凝土构筑物常常会受到裂缝、冲磨、空蚀、碱骨料反应等病害的影响，不仅会增加建筑物使用过程中的管理和维修费用，造成不必要的经济损失，而且会对水利工程的安全性形成安全隐患。。
【关键词】水利工程；混凝土施工；病害；控制措施
1 水工混凝土常见病害
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5—10 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，甚至破坏混凝土结构。对于水库蓄水发电和灌溉来说挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏，如果渗漏量达到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；对于混凝土重力坝来说，如果裂缝达到一定贯穿深度和宽度，会引起坝体扬压力的急剧增长，削弱坝体的抗滑能力，对结构抗震非常不利，甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。
1.2 沖磨和空蚀。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一种特有现象，是混凝土局部受到不规则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。
1.3 碱骨料反应。骨料中含有的氧化硅等物质，容易和水泥或混凝土中的碱（Na2O、K2O）反应，即碱骨料反应，这是一种化学病害。该反应生成吸水膨胀的凝胶，使混凝土产生开裂。
1.4 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行中和反应，生成碳酸盐或其他物质，使混凝土孔溶液的pH值小于10，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。
1.5 溶蚀。混凝土溶蚀是一种化学性病害。混凝土中的CaO被水溶解变成CaOH2，该物质遇到空气中的CO2反应生成CaCO3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，抗渗能力也不断降低。
2 在混凝土施工环节如何进行有效控制以避免相关病害的发生和发展
2.1 混凝土拌制与运输。混凝土的拌制包括配料与拌和两个环节。配料正确、拌和充分均匀是保证混凝土质量的必要条件。
2.1.1 配料。通常来讲，在配料时，在重量上允许产生一定的偏差，水泥、水及外加剂为±l%，骨料为土2%。在骨料的配置上，一般根据工程的实际需要采用不同的配料方法，尽量材料质量、配比的有效控制。水及外加剂的使必须严格配比，使施工配比尽量地接近设计配比，同时，外加剂应根据剂量比例配成较稀的溶液和水一同使用。水泥应按设计配比加入相应重量的骨料和水。
2.1.2 拌和。为保证质量，提高效率，通常水利工程建设中都会采用机械拌和。混凝土搅拌常用的是自落式搅拌机。搅拌中必须要保证机器搅拌的时间，通过反复的搅拌实现混合料的均匀。
2.1.3 混凝土的运输。为了保证混凝土在的运输的过程中，不发生离析，一定要尽量缩短运输的距离，并保持运输工具行驶的平稳，保证运输过程中不漏浆，同时还要注意防晒、防雨、防风、防冻，设置溜槽、溜管等缓降装置，降低自落高度。
2.2 混凝土在水利工程施工中的控制。
2.2.1 水泥基渗透结晶型防水材料的应用。水泥基渗透结晶型防水材料分为混凝土表面处理用的防水材料和内掺的混凝土本体防水剂，分别适用于混凝土表面处理防水体系和混凝土本体自防水体系。一般情况下混凝土表面处理防渗漏，按比例与水拌合成浆，可以涂刷或喷涂在混凝土表面。
2.2.2 聚合物水泥砂浆类材料的应用。聚合物水泥砂浆作为防渗、防腐、防冻材料已在水工混凝土建筑物工程中得到广泛应用。这种以少量胶乳材料对水泥砂浆或混凝土改性后，增强其抗渗性、抗碳化和抗冻性，经过工程实践证明，是一种性能可靠、经济、施工方便的材料，能极大地提高施工速度及施工质量。
2.2.3 新型灌浆材料的应用。利用环氧树脂和聚氨酯在一定条件下制备出可以形成同步互穿聚合物网络结构的新型化学灌浆材料。该化灌材料综合了环氧树脂浆材和聚氨酯浆材的性能优点，浆材黏度低、凝结时间可调、强度高、变形性和可灌性都很好。水下混凝土灌浆试块的黏接抗拉强度能达1.05MPa。是一种性能优良、适用性强、适合水下灌浆的多功能新型灌浆材料。
2.2.4 在水利工程混凝土施工中裂缝的控制措施。
（1）混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，坍落度抽检工作要加强，不能流于形式。
（2）混凝土振捣要密实，拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿。新浇筑的混凝土就象刚刚出生的婴儿，需要体贴关心和爱护。混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要，它对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要，在过去许多工程的施工和管理中对养护的重要性没有充分的认识。
（3）施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况，不能漏振，过振，且在第一次振捣后要进行第二次振捣。
（4）配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥，如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥，此外可掺加膨涨剂、适量的粉煤灰等，掺粉煤灰是一项既能减少由温度应力而使大坝开裂的危险，又能提高混凝土某些性能的经济有效的措施；同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖，以确保混凝土内外温差小于25°。根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。
（5）对泵送混凝土，则要在满足其可泵性、和易性的前提下，尽量减小出机时的坍落度、降低砂率、并严格控制骨料的含泥量。
3 结语
总之，混凝土被广泛地应用于水利工程施工中，如何在施工中采取有效措施，尽量避免不良病害的产生对水利工程建设而言影响甚大，所以参与施工的相关人员必须要高度重视、认真对待，以确保混凝土施工质量，减少水利工程病害隐患，提高施工的经济效益与社会效益。
【关键词】水利工程；混凝土施工；病害；控制措施
1 水工混凝土常见病害
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5—10 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，甚至破坏混凝土结构。对于水库蓄水发电和灌溉来说挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏，如果渗漏量达到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；对于混凝土重力坝来说，如果裂缝达到一定贯穿深度和宽度，会引起坝体扬压力的急剧增长，削弱坝体的抗滑能力，对结构抗震非常不利，甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。
1.2 沖磨和空蚀。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一种特有现象，是混凝土局部受到不规则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。
1.3 碱骨料反应。骨料中含有的氧化硅等物质，容易和水泥或混凝土中的碱（Na2O、K2O）反应，即碱骨料反应，这是一种化学病害。该反应生成吸水膨胀的凝胶，使混凝土产生开裂。
1.4 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行中和反应，生成碳酸盐或其他物质，使混凝土孔溶液的pH值小于10，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。
1.5 溶蚀。混凝土溶蚀是一种化学性病害。混凝土中的CaO被水溶解变成CaOH2，该物质遇到空气中的CO2反应生成CaCO3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，抗渗能力也不断降低。
2 在混凝土施工环节如何进行有效控制以避免相关病害的发生和发展
2.1 混凝土拌制与运输。混凝土的拌制包括配料与拌和两个环节。配料正确、拌和充分均匀是保证混凝土质量的必要条件。
2.1.1 配料。通常来讲，在配料时，在重量上允许产生一定的偏差，水泥、水及外加剂为±l%，骨料为土2%。在骨料的配置上，一般根据工程的实际需要采用不同的配料方法，尽量材料质量、配比的有效控制。水及外加剂的使必须严格配比，使施工配比尽量地接近设计配比，同时，外加剂应根据剂量比例配成较稀的溶液和水一同使用。水泥应按设计配比加入相应重量的骨料和水。
2.1.2 拌和。为保证质量，提高效率，通常水利工程建设中都会采用机械拌和。混凝土搅拌常用的是自落式搅拌机。搅拌中必须要保证机器搅拌的时间，通过反复的搅拌实现混合料的均匀。
2.1.3 混凝土的运输。为了保证混凝土在的运输的过程中，不发生离析，一定要尽量缩短运输的距离，并保持运输工具行驶的平稳，保证运输过程中不漏浆，同时还要注意防晒、防雨、防风、防冻，设置溜槽、溜管等缓降装置，降低自落高度。
2.2 混凝土在水利工程施工中的控制。
2.2.1 水泥基渗透结晶型防水材料的应用。水泥基渗透结晶型防水材料分为混凝土表面处理用的防水材料和内掺的混凝土本体防水剂，分别适用于混凝土表面处理防水体系和混凝土本体自防水体系。一般情况下混凝土表面处理防渗漏，按比例与水拌合成浆，可以涂刷或喷涂在混凝土表面。
2.2.2 聚合物水泥砂浆类材料的应用。聚合物水泥砂浆作为防渗、防腐、防冻材料已在水工混凝土建筑物工程中得到广泛应用。这种以少量胶乳材料对水泥砂浆或混凝土改性后，增强其抗渗性、抗碳化和抗冻性，经过工程实践证明，是一种性能可靠、经济、施工方便的材料，能极大地提高施工速度及施工质量。
2.2.3 新型灌浆材料的应用。利用环氧树脂和聚氨酯在一定条件下制备出可以形成同步互穿聚合物网络结构的新型化学灌浆材料。该化灌材料综合了环氧树脂浆材和聚氨酯浆材的性能优点，浆材黏度低、凝结时间可调、强度高、变形性和可灌性都很好。水下混凝土灌浆试块的黏接抗拉强度能达1.05MPa。是一种性能优良、适用性强、适合水下灌浆的多功能新型灌浆材料。
2.2.4 在水利工程混凝土施工中裂缝的控制措施。
（1）混凝土配合比设计时，在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能的降低混凝土的单位用水量，施工时要严格控制混凝土配合比，计量要准确，坍落度抽检工作要加强，不能流于形式。
（2）混凝土振捣要密实，拆模后要挂草帘或铺草浇水养护保湿。新浇筑的混凝土就象刚刚出生的婴儿，需要体贴关心和爱护。混凝土的养护不仅对防止早期表面裂缝显得重要，它对混凝土后期强度的发展、混凝土的进一步成熟和耐久性等也同样重要，在过去许多工程的施工和管理中对养护的重要性没有充分的认识。
（3）施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况，不能漏振，过振，且在第一次振捣后要进行第二次振捣。
（4）配置大体积混凝土宜使用低水化热水泥，如硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、矿渣水泥，此外可掺加膨涨剂、适量的粉煤灰等，掺粉煤灰是一项既能减少由温度应力而使大坝开裂的危险，又能提高混凝土某些性能的经济有效的措施；同时要采用塑料薄膜和草袋覆盖，以确保混凝土内外温差小于25°。根据构造要求情况配置必要的钢筋起到限裂的作用。
（5）对泵送混凝土，则要在满足其可泵性、和易性的前提下，尽量减小出机时的坍落度、降低砂率、并严格控制骨料的含泥量。
3 结语
总之，混凝土被广泛地应用于水利工程施工中，如何在施工中采取有效措施，尽量避免不良病害的产生对水利工程建设而言影响甚大，所以参与施工的相关人员必须要高度重视、认真对待，以确保混凝土施工质量，减少水利工程病害隐患，提高施工的经济效益与社会效益。