水工结构混凝土耐久性设计要点探讨

王栋蕾 段琼

(1、中建联勘测规划设计有限公司河南，郑州 450046; 2、中建联勘测规划设计有限公司河南，郑州 450046)

水工结构混凝土耐久性设计要点探讨

王栋蕾1段琼2

(1、中建联勘测规划设计有限公司河南，郑州 450046; 2、中建联勘测规划设计有限公司河南，郑州 450046)

对于混凝土来说，强度和耐久性十分关键，它是保证水工混凝土结构长期安全的前提。但在水工混凝土施工的工程中，经常会出现混凝土的相关质量问题，并且随着人们对混凝土表面要求的逐渐提高，加强混凝土的质量控制，提高水利工程的整体质量就显得尤为重要了。本文首先对影响混凝土耐久性的主要因素进行了分析，然后从材料选择、工程设计和工程施工方面，提出了提高混凝土耐久性的具体策略。

水工混凝土；强度；耐久性

1 引言

就混凝土结构而言，耐久性主要是指在有关标准要求的环境影响及使用条件下,结构构件在规定使用年限内维持其适用性和安全性的相关能力。混凝土的材料性质是其耐久性和长期安全性的基础。目前由于自然环境的作用,我们通常会采用比较合理的原材料及配合比，且会选择浇筑和养护相对优良的混凝土,但在实际生活中，仍会经常发生混凝土结构过早劣化的情况。对于水工结构混凝土来说，其自身需要长期与水密切接触,因此一旦出现裂缝等情况,在水的影响下破坏会更为严重。

2 水工混凝土耐久性设计要点

长久以来，怎样合理控制水工结构混凝土的裂缝并改进混凝土耐久性，困扰着许多的专家。一些专家指出，对这个问题需要将结构设计、材料优化、谨慎施工与科学维护等方面结合起来综合考虑。具体而言，需要做到以下几点：

2.1 设计指标优化

目前我国的水工结构混凝土，主要选择28d龄期强度进行相关设计,同时根据不同地区的实际环境，确定混凝土抗渗和抗冻等级等耐久性指标。但在实际工程中，一些有关人员在选择原材料、设计配合比时未将强度与耐久性之间的关系考虑进来,且缺少对裂缝与耐久性之间关系的探讨。一般地，结构混凝土如果采用28d龄期强度设计,则比较适合于尺寸相对较小的板、梁、柱等结构,及要求最先承受荷载的结构混凝土,或强度等级较低的水泥、掺和料掺量较小、28d龄期之后强度增长幅度较低的结构混凝土。现在我国的水工结构混凝土,存在一些尺寸较大、实际承载龄期较长的结构。如果我们对此采用28d龄期强度,则很有可能会导致混凝土水泥用量偏高、混凝土温升速度较快且最高温度较高,进而导致混凝土产生较多裂缝的不利后果。相比之下，对结构尺寸较大、实际承载龄期较长的混凝土,我们可以多掺粉煤灰等掺和料,尽量充分利用粉煤灰混凝土的后期强度,采用90d甚至更长龄期强度。事实上，将粉煤灰等掺和料合理掺加到混凝土中,一方面可以节省水泥的用量,进而使混凝土早期温升速度和混凝土最高温度有所降低,最终一定程度上减少混凝土的开裂风险;另一方面则可以使水泥水化反应产物逐步趋于稳定,有利于提高混凝土的耐久性。

2.2 优选原材料

在水工结构混凝土中，骨料所占的体积比例大约为80%,它对混凝土综合抗裂性能和耐久性十分关键,因此对于大型水利水电工程来说，必须谨慎的选择混凝土骨料。比如灰岩骨料混凝土，一般具有线胀系数较低、混凝土单位用水量和胶凝材料用量较低、混凝土综合抗裂性能较高且耐久性较好的优点,如果条件可以达到，我们基本上都会优先选用灰岩骨料。但在实际施工中，往往对骨料的需求极大，远距离运输可能会严重影响施工的进程，所以目前我国的许多工程，购买混凝土骨料时只能选择就地取材，没有很大的骨料优选余地。从一些工程实践中可以看出，我们与其过度看重骨料岩性和品质，还不如认真选择骨料加工设备和加工工艺，以对骨料的级配及粒形完成优化,从而减少混凝土单位用水量和胶凝材料用量,最终实现提高混凝土综合性能的目的。

2.3 施工过程和施工组织

一般地，在我们日常施工过程中，过硬的施工质量是确保混凝土强度和耐久性极为关键的因素。水工结构混凝土由于地理位置的特殊性，在对其进行施工时常常会受到环境的制约，所以许多施工单位会转而选择流动性大的泵送混凝土。事实上，与条件相同的普通混凝土相比，泵送混凝土具有无法改变的缺点，具体而言，它对用水量及胶凝材料用量的需求很大，并且在浇注时会形成很大的自生体积收缩，相对而言更加容易产生裂缝。因此如果条件允许，我们在施工时应尽可能选择普通混凝土。另外，对于水工结构混凝土来说，它的一些部位钢筋过于密集，相关人员很难到达施工仓面，所以在这些部位进行浇筑时，经常发生以振捣代替平仓、漏振或过振的现象。其中，漏振对混凝土的密实性有很大威胁，而过振则很容易让粗骨料和砂浆之间产生一定地分离，进而对混凝土表面抗裂造成很大的损害。因此笔者建议在钢筋过于集中、施工相对比较困难的地方，我们最好采用能够免振捣的自密实混凝土，以确保混凝土的质量。当然，混凝土施工方式选择与施工进度、施工机械、现场施工管理等多个因素有关，实际施工时应综合考虑。

2.4 混凝土温控防裂

在水工结构混凝土中，同时存在着一些尺寸较大的部位，这些部位的混凝土由于实际条件制约，通常会受到钢筋间距的限制，这时我们往往可以选择强度较高的二级配泵送混凝土。与大坝混凝土相比，其胶凝材料用量较大，绝热温升较高，且混凝土早期升温速度较快、达到温峰的时间较短，温控防裂难度更大，很可能会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而产生一定地裂缝，进而可能影响到混凝土地耐久性。在实际工程建设中，我们除了要尽量优选混凝土原材料，减小混凝土绝热温升、迟缓混凝土温峰出现时间之外，采取合理的温控措施来防止裂缝产生也是非常必要的。

3 结 语

随着我国水利水电建设规模的不断扩大和发展，人们对水工混凝土结构耐久性重要性认识也在逐渐增强。然而，我国地域辽阔,环境条件十分复杂,虽经几十年的努力,但水工结构混凝土耐久性问题仍未得到根本性的解决。但是,提高水工结构混凝土的耐久性是混凝土发展的必然趋势。在本文中，笔者在对水工混凝土结构耐久性反复研究的基础上，初步得到了一些相关结论，希望能为我国水工建筑的安全发展贡献自己的力量。

[1]孙志恒,张会文.水工建筑物混凝土耐久性防护新材料[A].第八届全国混凝土耐久性学术交流会论文集[C].2012

[2]李金玉、曹建国著,水工混凝土耐久性的研究和应用[M],北京：中国电力出版社,2004.11

[3]樊航三、周飞、吴亮,溪洛渡水电站导流洞底板混凝土防裂试验研究[J],四川水力发电,2007,

[4]李金玉、彭小平、曹建国等,高贝利特水泥低热高抗裂大坝混凝土性能的研究[J],硅酸盐学报,2004,

[5] GBT/50476-2008,混凝土结构耐久性设计规范[s],北京：中国建筑工业出版社,2009.1

G322

B

1007-6344（2015）08-0037-01

王栋蕾（1984— ）女，汉族，河南获嘉人，硕士，现为中建联勘测规划设计有限公司职工，研究方向：水工结构

段琼（1986— ）男，汉族，河南安阳人，硕士，助理工程师，现为中建联勘测规划设计有限公司职工，研究方向：水力学及河流动力学