水利水电工程中水工混凝土建筑物的通病及处理措施

吕婷　游军

【摘 要】本文从水工混凝土结构的特点及类型出发，分析了常见病害，论述了处理措施。

【关键词】水工混凝土；通病；处理措施

目前我国正在进行大量的水利开发，水工混凝土中的裂缝、冻胀、冲磨、空蚀等病害成了大家共同关心的主题，这些病害加大了建筑物使用过程中的修理与加固费用，影响或限制了结构的正常使用功能并缩短结构的使用年限，对项目的效益和安全造成了直接的影响，从经济、资源等方面引发了许多社会问题。

1.水工混凝土类型

水工混凝土大多数为防水混凝土，它是因本身的密实性而具有一定防水抗渗能力的整体式混凝土或钢筋混凝土结构。水工混凝土还兼有承重、围护、抗渗、耐冻融、耐侵蚀等功能。防水混凝土结构的特点有：材料来源广泛、工艺操作简单、工程成本低廉、结构整体性强、防水抗渗耐久等。因此，防水混凝土结构成为水利水电工程建筑的主要结构物。水工防水混凝土按类型，可分为普通防水混凝土和外加剂防水混凝土。

1.1普通防水混凝土

普通防水混凝土是在普通混凝土骨料级配的基础上，通过调整和控制混凝土的配合比的方法，来提高自身密实度和抗渗性的一种混凝土。混凝土硬化后，粗骨料彼此之间被具有一定密实度的水泥砂浆所填充，并切断混凝土内部沿石子表面形成的连通的毛细渗水通道，使混凝土具有较好的抗渗性。普通防水混凝土是水利水电工程中应用最多的一种混凝土结构。

1.2外加剂防水混凝土

外加剂防水混凝土是通过掺入适量外加剂的方法，改善混凝土内部组织结构，以增加混凝土的密实性，提高混凝土的抗渗性的混凝土。外加剂主要是以吸附、分散、引气、催化，或与水泥的某种成分发生反应如物理、化学作用，使混凝土得到改性。外加剂防水混凝土的类型有减水剂防水混凝土，加气剂防水混凝土、聚合物水泥混凝土等。目前，外加剂防水混凝土在水利水电甚至其它行业得到了广泛的应用。

2.常见病害分析

水工混凝土建筑物常见病害主要有裂缝、冻胀、冲磨和空蚀、溶蚀和侵蚀等类型。

2.1裂缝

裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一。混凝土中产生裂缝的原因主要有：温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性、结构不合理、原材料不合格（如碱骨料反应）、模板变形及基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降底也会在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂缝能力时，即会出现裂缝。混凝土的内部和外部的湿度变化不均匀（如养护不周、时干时湿），使表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也会产生裂缝。

2.2冻胀

混凝土冰融破坏是指已硬化的混凝土，在浸水饱和或潮湿状态下，由于温度正负交替变化，造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的一种破坏现象。冻融破坏主要发生在频繁的水位变化区；其次是其它冬季与水接触，容易被水浸润的部位。冻胀破坏是一种物理性破坏，受冻融作用的影响，混凝土会变得酥松、鼓包、开裂，甚至层状剥落，使建筑物失去作用，进而对建筑物整体稳定造成影响。在我国的北方地区，水工混凝土受到这种破坏的情况比较严重。影响混凝土破坏的原因比较复杂大致可分为如下多种因素：（1）内部因素，如骨料、水泥、外加剂、水灰比、配合比，即混凝土本身的质量。（2）外部因素，如冻融温度，冻融速度。（3）湿润条件，冻融循环次数，即混凝土工作环境条件。（4）构造因素，如有无配筋、体积大小、原薄、排水措施等。 （5）施工因素，如配合比、拌合、浇捣、养护条件等。

2.3冲磨和空蚀

一般地，冲磨和空蚀是交替而又相互促进的，造成混凝土表面粗骨料裸露，混凝土表面凸凹不平，产生坑洞，进而造成钢筋外露和钢筋锈蚀。

冲磨和空蚀都属于物理性病害。冲磨主要是水流中的泥沙作用，我国河流多泥沙，和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的水流的一种特有现象，混凝土局部受到不规则的挤压变形而产生破坏。

2.4溶蚀和侵蚀

混凝土中的CaO被水溶解变成CaO（OH）2，然后遇到空气中的CO2反应生成CaCO3沉淀物，标志着混凝土已经病变，将因此损失掉胶凝性而逐渐失去强度，抗渗能力也不断降低。当CaO被溶出约33%时，混凝土将变得酥松而失去强度。所以说混凝土溶蚀是一种化学性病害。

3.处理措施

3.1裂缝渗漏的处理

根据裂缝发生的原因及其结构影响的程度，渗漏量大小和集中分散等情况，分别采取以下处理措施：

3.1.1表面处理

根据裂缝所在的部位，可用水泥砂浆、防水快凝砂浆以及环氧砂浆等对裂缝部位的表面进行涂抹、粘补、嵌补以及喷浆修补等。对于裂缝渗漏量较大，但不影响建筑物正常使用的漏水裂缝，可采用埋管导渗或钻孔导渗。埋管导渗即沿漏水裂缝在混凝土表面凿成上小下大的槽形，并在渗漏集中的部位埋设引水铁管，然后用棉絮沿裂缝填塞，使漏水集中从引水铁管排水，再用快凝灰浆或防水快凝砂浆迅速回填封闭槽口，最后把引水管封堵。钻孔导渗即用风钻在漏水裂缝一侧（水平缝则在缝的下方）钻斜孔，穿过裂缝面，使漏水从钻孔中导出，然后封闭裂缝，从导渗孔灌浆填塞。

3.1.2内部处理

对于浅缝和只需防渗堵漏的裂缝，一般可用水泥灌浆，如对开度小于0.3mm或渗透流速较大以及受温度变化影响的裂缝，应采用化学灌浆处理。

3.1.3结构处理结合表面处理

对于影响建筑物整体性或破坏结构强度的裂缝，除了采取内部处理外，有的尚需要采取结构处理结合表面处理的措施，以达到防渗、结构补强或恢复整体性的要求。

3.2散渗或集中渗漏的处理

这类渗漏产生的的主要原因是由于蜂窝、空洞、不密实及抗渗标号低等缺陷造成。其处理措施：对于建筑物内部混凝土密实性差、裂缝孔隙比较集中的部位，可用水泥和化学灌浆；对于大面积的细微散渗及水头较小的部位，可采用表面涂抹办法；对于集中射流的孔洞、流速不大的，可将孔洞凿毛后用快凝胶泥堵塞。如流速较大，可先用棉絮或麻丝楔入孔洞，以降低流速和减少漏水量，然后再进行堵塞；对于大面积散渗，可修筑防渗导水，对于涵洞壁很薄，漏水范围大，且缩小洞径不影响用水要求时，可采用内衬钢板，钢筋混凝土或预制钢筋混凝土块，套管可采用铸铁管、钢管或钢筋混凝土管等。

3.3止水、结构缝渗漏的处理

混凝土建筑物止水，结构缝渗漏的修补，首先考虑采用热沥青进行补灌。当补灌沥青有困难或无效时，则可采用化学灌浆。灌浆的材料可用聚氨酯，在采用单液法灌浆时，设备简单，施工容易。此外，还常采用丙凝浆液。

3.4绕渗的处理

应摸清建筑物两侧的地质情况和渗漏的部位，采取相应的措施进行处理。其处理的方法，有开挖回填、钻孔灌浆和加深齿墙等。

3.5基础渗漏的处理

应根据渗漏的原因、基础情况和施工条件进行综合分析，确定处理方案。对于非岩性基础，可在建筑物上游做黏土铺盖，黏土截水墙或进行黏土灌浆和化学灌浆以及改善下游的排水条件等；对岩基渗漏，一般可采取加深加厚阻水帷幕、帷幕补强灌浆以及下游增设排水孔，改善排水条件等。

4.结语

由于各种病害的影响，许多水工混凝土建筑物受到威胁和挑战，这就给我们的设计单位、施工单位和运行管理单位带来了许多挑战，成了大家共同面临的问题，只有各单位全方位地联合控制，才能确保混凝土质量，尽量减少病害隐患及威胁，使结构物具有更好的耐久性和使用年限，最大限度的发挥项目的经济和社会效益。 [科]

【参考文献】

[1]李家正，句广东，王仲华.病险闸建筑物的检测及安全评价[J].人民长江，2001.

[2]周云，王继光 沿海水工钢筋混凝土结构腐蚀病害及防护修复[J].江苏水利，2001.

[3]SL/T191-96.水工混凝土结构设计规范[S].

[4]刑林生，聂广明.我国水电站混凝土建筑物耐久性分析[J].水力发电，2003.

[5]柏宝忠，王以仁.影响水工建筑物耐久性的主要因素及预防对策.水利水电技术，2004（10）.

[6]龚召熊等.水工混凝土的温控与防裂.中国水利水电出版社，1999.5.