錦凌水庫大體積混凝土耐久性分析

王 心

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

錦凌水庫大體積混凝土耐久性分析

王 心

(遼寧省白石水庫管理局，遼寧 朝陽 122000)

錦凌水庫是遼寧省錦州市境內(nèi)的小凌河干流上唯一的重要控制性骨干工程。工程建設(shè)任務(wù)是以防洪、城市供水為主，其次是發(fā)電、灌溉及養(yǎng)殖，并兼顧改善地下水環(huán)境的大型綜合利用水利工程。工程樞紐部分采用混合壩型，壩體主要以混凝土重力壩為主，混凝土總量達(dá)到80.46萬m3，為了保證工程質(zhì)量，必須對混凝土的耐久性進(jìn)行全面分析。因此文章通過對影響混凝土耐久性的因素分析，提出混凝土耐久性控制措施，進(jìn)而為錦凌水庫建筑工程提供重要的質(zhì)量保障。

現(xiàn)狀；因素；措施；錦凌水庫；大體積混凝土

1 混凝土耐久性的現(xiàn)狀

目前我國正處于大規(guī)模水利工程建設(shè)期，這些已建成水工混凝土建筑物能否長期安全運行，關(guān)系到大江、大河的防洪渡汛等國計民生大事。但是由于對水工混凝土的耐久性要求考慮不足，致使一些水工混凝土結(jié)構(gòu)未達(dá)到設(shè)計年限，就出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象，以至造成生命財產(chǎn)的損失。新建的錦凌水庫工程涉及到80.46萬m3的大體積混凝土量，由于混凝土體積較大，更要提高水工混凝土耐久性問題的認(rèn)識，采取必要措施，以保證主壩的整體安全和使用壽命。

2 影響混凝土耐久性的因素

2.1 混凝土的碳化

錦凌水庫各壩段的鋼筋用量相對較多，大約重量2992t。尤其底孔壩段和引水壩段，設(shè)計鋼筋較多，且壩段相對較長，達(dá)到63m，均處于壩體揚壓力區(qū)域，當(dāng)混凝土的碳化嚴(yán)重時會造成鋼筋銹蝕，減弱了對鋼筋的保護(hù)作用，這樣顯著增加混凝土的收縮變形，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，造成水工建筑的破壞。

2.2 混凝土堿骨料反應(yīng)

混凝土堿骨料反應(yīng)，就是混凝土原材料中的水泥、外加劑、混合材料和水中的堿含量>0.6%時與骨料中的活性成份反應(yīng)，生成堿的硅酸鹽凝膠，由于活性骨料經(jīng)攪拌后在混凝土內(nèi)部呈均勻分布，當(dāng)水工建筑物施工完成后，在正常的使用過程中，一旦發(fā)生堿骨料反應(yīng)，就會在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，加大了混凝土內(nèi)部應(yīng)力，致使混凝土膨脹開裂，導(dǎo)致水工混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫、變形的現(xiàn)象，必須引起施工部門的注意，實際施工過程中施工單位要及時對混凝土原材料進(jìn)行了堿含量的試驗，目前各種試驗指標(biāo)在設(shè)計范圍之內(nèi)。

2.3 混凝土的抗?jié)B性能

抗?jié)B性是混凝土耐久性的一個重要指標(biāo)，水工混凝土構(gòu)件在內(nèi)外壓力差的情況下，如果抗?jié)B指標(biāo)不符合設(shè)計要求，必然存在氣體或者液體從高壓處往低壓處移動滲透的現(xiàn)象，尤其對于低溫地區(qū)的水工混凝土結(jié)構(gòu)，如果混凝土滲透性差，外界環(huán)境中的水或者其它液體及易進(jìn)入到混凝土中，與其內(nèi)部材料發(fā)生各種反應(yīng)，混凝土性能不斷地降低，如果接觸到混凝土內(nèi)部鋼筋，更會引起鋼筋腐蝕，混凝土保護(hù)層就會產(chǎn)生開裂或者脫落，嚴(yán)重影響到水工混凝土的質(zhì)量安全。影響混凝土的抗?jié)B性能因素較多，如水泥品種、水灰比、骨料級配、各種外加劑、施工工藝、環(huán)境溫度等[1]。

2.4 混凝土的抗凍性

水工混凝土建筑物凍害原因，是由于在低溫狀態(tài)下，混凝土細(xì)孔內(nèi)的水分受到凍結(jié)，由液體變?yōu)楣腆w，體積隨之加大，并伴隨著產(chǎn)生滲透壓力，當(dāng)膨脹壓力和滲透壓力超過混凝土的抗拉強度時，必會引起混凝土膨脹變形，甚至開裂，當(dāng)凍融循環(huán)達(dá)到一定程度時，混凝土裂縫就會相互貫通，嚴(yán)重降低混凝土強度，使得混凝土構(gòu)件由里到外受到破壞。

2.5 混凝土的抗侵蝕性

水工建筑物所處自然環(huán)境的特殊性使其經(jīng)常受到外界環(huán)境的侵蝕，混凝土本身就是一種復(fù)雜的混合物，主要是由水化硅酸三鈣、水化鐵酸鈣、氫氧化鈣等晶體物質(zhì)組成，混凝土所處的環(huán)境中存在較多的鹽類，主要包括NaCl、Na2SO4、 mgSO4，多種物質(zhì)之間反應(yīng)極易生成鈣礬石，反應(yīng)后固相會增加到原來的1.5倍，形成脹應(yīng)力后，引起混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。同時水泥中的水化產(chǎn)物Ca(OH)2、與水中的NaCl、 mgCl2化學(xué)作用生成CaCl2、 mg(OH)2等物質(zhì)，都是無凝膠作用的物質(zhì)，嚴(yán)重地破壞了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時侵入到混凝土內(nèi)部后，與鋼筋反應(yīng)發(fā)生銹蝕，降低了混凝土的力學(xué)性能，承受不住過多的負(fù)載，嚴(yán)重降低了混凝土的可靠性、耐久性[2]。

3 提高混凝土耐久性的措施

3.1 優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

錦凌水庫處于小凌河流域，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，其特點是冬季多偏北風(fēng)，夏季以西南風(fēng)為主，溫度變化較大，寒暖、干濕變化明顯。設(shè)計單位根據(jù)工程所處環(huán)境，對混凝土設(shè)計使用年限、自然環(huán)境等進(jìn)行耐久性設(shè)計，提出混凝土耐久性指標(biāo)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等要求，構(gòu)件截面幾何形狀力求簡單、平順、便于施工，易于成型。構(gòu)件中受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋采用閉口鋼筋，以增加結(jié)構(gòu)堅固、耐久。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)盡量采用較高強度等級的混凝土，這可以使混凝土的性能、經(jīng)濟(jì)性較好的匹配。另外施工過程中要嚴(yán)格遵守規(guī)范，采取有效可靠的措施和方法提高結(jié)構(gòu)的耐久性和經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 合理選擇混凝土原材料

錦凌水庫原材料來源以當(dāng)?shù)靥烊簧傲蠟橹?，在施工之前及時進(jìn)行了室內(nèi)外試驗，確保原材料的各種性能滿足設(shè)計要求，從源頭上保證混凝土的質(zhì)量。在水泥品種選擇上，錦凌水庫選擇的撫順低熱大壩水泥，同時還要對水泥本身的抗熱性、抗凍性、抗腐性進(jìn)行相應(yīng)研究。增加混凝土抵抗力，減少作用力，必須保證混凝土具有良好的強度和密實度。骨料要求表面干凈，含泥量符合規(guī)范要求，良好的級配和粒形的骨料可以降低混凝土用水量，減少混凝土的干縮。同時控制鋼筋混凝土保護(hù)層厚度、鋼筋最小凈距、施工工藝等方面。

3.3 控制混凝土堿含量措施

從堿骨料反應(yīng)的特點看出，骨料具有堿活性是混凝土發(fā)生堿骨料反應(yīng)的先決條件，選擇質(zhì)量良好的骨料是保證混凝土耐久性的重要條件，首先錦凌水庫采用撫順大壩水泥，屬于低堿水泥，有效避免了水泥中的堿含量，最終試驗堿含量未超過0.6%，保證了混凝土堿含量的控制。

3.4 摻入高效活性礦物摻料

錦凌水庫為了保證工程質(zhì)量，混凝土中摻入適量粉煤灰、減水劑，節(jié)約了水泥、降低了混凝土的水化熱，改善了混凝土拌和物的和易性，提高了大體積混凝土的強度與密實度，使水泥石結(jié)構(gòu)更為致密，并阻斷可能形成的滲透，此外還可以改變集料與水泥石的界面結(jié)構(gòu)和界面性能，這些重要的作用，對增進(jìn)大壩混凝土的耐久性及強度都起到重要的作用，有效地保證了工程質(zhì)量。

3.5 控制施工工藝

混凝土的密實是保障混凝土諸多性能的極為重要的過程，施工工藝的選擇和質(zhì)量控制能力是提高混凝土密實度尤為關(guān)鍵，因此施工過程中，監(jiān)理嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，現(xiàn)場混凝土的振搗過程嚴(yán)格按照程序進(jìn)行，進(jìn)而提高其密實度，提高了混凝土的防滲性，同時抗凍性、抗腐蝕性也得以提高，使得耐久性更好?；炷翝仓戤吷胁痪邆渥銐虻膹姸葧r，水分過早的蒸發(fā)還會產(chǎn)生較大的收縮變形，影響混凝土的耐久性，所以混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量是保證混凝土強度和耐久性的一道關(guān)鍵工序，良好養(yǎng)護(hù)對混凝土強度發(fā)展、改善孔結(jié)構(gòu)、防裂具有重要作用。

[1]劉玉娟，文靜，王海蕾.淺淡混凝土耐久性[J]].科技信息，2012.23(07)：190-191.

[2]朱炳喜，許旭東.淺淡提升水工混凝土耐久性的技術(shù)措施[J].江蘇水利，2014(S1)：7-9.

1007-7596(2014)10-0175-02

2014-03-28

王心(1974-)，女，遼寧北票人，高級工程師，研究方向為合同管理(檔案管理)、水土保持環(huán)境影響、泥沙或工程質(zhì)量監(jiān)測、除險加固、工程與水文地質(zhì)等。

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