锦凌水库大体积混凝土耐久性分析

王 心

(辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000)

锦凌水库大体积混凝土耐久性分析

王 心

(辽宁省白石水库管理局，辽宁 朝阳 122000)

锦凌水库是辽宁省锦州市境内的小凌河干流上唯一的重要控制性骨干工程。工程建设任务是以防洪、城市供水为主，其次是发电、灌溉及养殖，并兼顾改善地下水环境的大型综合利用水利工程。工程枢纽部分采用混合坝型，坝体主要以混凝土重力坝为主，混凝土总量达到80.46万m3，为了保证工程质量，必须对混凝土的耐久性进行全面分析。因此文章通过对影响混凝土耐久性的因素分析，提出混凝土耐久性控制措施，进而为锦凌水库建筑工程提供重要的质量保障。

现状；因素；措施；锦凌水库；大体积混凝土

1 混凝土耐久性的现状

目前我国正处于大规模水利工程建设期，这些已建成水工混凝土建筑物能否长期安全运行，关系到大江、大河的防洪渡汛等国计民生大事。但是由于对水工混凝土的耐久性要求考虑不足，致使一些水工混凝土结构未达到设计年限，就出现严重腐蚀现象，以至造成生命财产的损失。新建的锦凌水库工程涉及到80.46万m3的大体积混凝土量，由于混凝土体积较大，更要提高水工混凝土耐久性问题的认识，采取必要措施，以保证主坝的整体安全和使用寿命。

2 影响混凝土耐久性的因素

2.1 混凝土的碳化

锦凌水库各坝段的钢筋用量相对较多，大约重量2992t。尤其底孔坝段和引水坝段，设计钢筋较多，且坝段相对较长，达到63m，均处于坝体扬压力区域，当混凝土的碳化严重时会造成钢筋锈蚀，减弱了对钢筋的保护作用，这样显著增加混凝土的收缩变形，导致混凝土产生裂缝，造成水工建筑的破坏。

2.2 混凝土碱骨料反应

混凝土碱骨料反应，就是混凝土原材料中的水泥、外加剂、混合材料和水中的碱含量>0.6%时与骨料中的活性成份反应，生成碱的硅酸盐凝胶，由于活性骨料经搅拌后在混凝土内部呈均匀分布，当水工建筑物施工完成后，在正常的使用过程中，一旦发生碱骨料反应，就会在混凝土内部产生应力，加大了混凝土内部应力，致使混凝土膨胀开裂，导致水工混凝土构件产生裂缝、变形的现象，必须引起施工部门的注意，实际施工过程中施工单位要及时对混凝土原材料进行了碱含量的试验，目前各种试验指标在设计范围之内。

2.3 混凝土的抗渗性能

抗渗性是混凝土耐久性的一个重要指标，水工混凝土构件在内外压力差的情况下，如果抗渗指标不符合设计要求，必然存在气体或者液体从高压处往低压处移动渗透的现象，尤其对于低温地区的水工混凝土结构，如果混凝土渗透性差，外界环境中的水或者其它液体及易进入到混凝土中，与其内部材料发生各种反应，混凝土性能不断地降低，如果接触到混凝土内部钢筋，更会引起钢筋腐蚀，混凝土保护层就会产生开裂或者脱落，严重影响到水工混凝土的质量安全。影响混凝土的抗渗性能因素较多，如水泥品种、水灰比、骨料级配、各种外加剂、施工工艺、环境温度等[1]。

2.4 混凝土的抗冻性

水工混凝土建筑物冻害原因，是由于在低温状态下，混凝土细孔内的水分受到冻结，由液体变为固体，体积随之加大，并伴随着产生渗透压力，当膨胀压力和渗透压力超过混凝土的抗拉强度时，必会引起混凝土膨胀变形，甚至开裂，当冻融循环达到一定程度时，混凝土裂缝就会相互贯通，严重降低混凝土强度，使得混凝土构件由里到外受到破坏。

2.5 混凝土的抗侵蚀性

水工建筑物所处自然环境的特殊性使其经常受到外界环境的侵蚀，混凝土本身就是一种复杂的混合物，主要是由水化硅酸三钙、水化铁酸钙、氢氧化钙等晶体物质组成，混凝土所处的环境中存在较多的盐类，主要包括NaCl、Na2SO4、 mgSO4，多种物质之间反应极易生成钙矾石，反应后固相会增加到原来的1.5倍，形成胀应力后，引起混凝土结构的开裂。同时水泥中的水化产物Ca(OH)2、与水中的NaCl、 mgCl2化学作用生成CaCl2、 mg(OH)2等物质，都是无凝胶作用的物质，严重地破坏了混凝土内部结构，同时侵入到混凝土内部后，与钢筋反应发生锈蚀，降低了混凝土的力学性能，承受不住过多的负载，严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 优化混凝土结构设计

锦凌水库处于小凌河流域，属北温带大陆性季风气候，其特点是冬季多偏北风，夏季以西南风为主，温度变化较大，寒暖、干湿变化明显。设计单位根据工程所处环境，对混凝土设计使用年限、自然环境等进行耐久性设计，提出混凝土耐久性指标、结构构造等要求，构件截面几何形状力求简单、平顺、便于施工，易于成型。构件中受力钢筋和构造钢筋采用闭口钢筋，以增加结构坚固、耐久。结构设计应尽量采用较高强度等级的混凝土，这可以使混凝土的性能、经济性较好的匹配。另外施工过程中要严格遵守规范，采取有效可靠的措施和方法提高结构的耐久性和经济效益。

3.2 合理选择混凝土原材料

锦凌水库原材料来源以当地天然砂料为主，在施工之前及时进行了室内外试验，确保原材料的各种性能满足设计要求，从源头上保证混凝土的质量。在水泥品种选择上，锦凌水库选择的抚顺低热大坝水泥，同时还要对水泥本身的抗热性、抗冻性、抗腐性进行相应研究。增加混凝土抵抗力，减少作用力，必须保证混凝土具有良好的强度和密实度。骨料要求表面干净，含泥量符合规范要求，良好的级配和粒形的骨料可以降低混凝土用水量，减少混凝土的干缩。同时控制钢筋混凝土保护层厚度、钢筋最小净距、施工工艺等方面。

3.3 控制混凝土碱含量措施

从碱骨料反应的特点看出，骨料具有碱活性是混凝土发生碱骨料反应的先决条件，选择质量良好的骨料是保证混凝土耐久性的重要条件，首先锦凌水库采用抚顺大坝水泥，属于低碱水泥，有效避免了水泥中的碱含量，最终试验碱含量未超过0.6%，保证了混凝土碱含量的控制。

3.4 掺入高效活性矿物掺料

锦凌水库为了保证工程质量，混凝土中掺入适量粉煤灰、减水剂，节约了水泥、降低了混凝土的水化热，改善了混凝土拌和物的和易性，提高了大体积混凝土的强度与密实度，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透，此外还可以改变集料与水泥石的界面结构和界面性能，这些重要的作用，对增进大坝混凝土的耐久性及强度都起到重要的作用，有效地保证了工程质量。

3.5 控制施工工艺

混凝土的密实是保障混凝土诸多性能的极为重要的过程，施工工艺的选择和质量控制能力是提高混凝土密实度尤为关键，因此施工过程中，监理严把质量关，现场混凝土的振捣过程严格按照程序进行，进而提高其密实度，提高了混凝土的防渗性，同时抗冻性、抗腐蚀性也得以提高，使得耐久性更好。混凝土浇筑完毕尚不具备足够的强度时，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，影响混凝土的耐久性，所以混凝土养护质量是保证混凝土强度和耐久性的一道关键工序，良好养护对混凝土强度发展、改善孔结构、防裂具有重要作用。

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

[2]朱炳喜，许旭东.浅淡提升水工混凝土耐久性的技术措施[J].江苏水利，2014(S1)：7-9.

1007-7596(2014)10-0175-02

2014-03-28

王心(1974-)，女，辽宁北票人，高级工程师，研究方向为合同管理(档案管理)、水土保持环境影响、泥沙或工程质量监测、除险加固、工程与水文地质等。

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