探析水工混凝土建筑物常见病害及其处理措施

盛山林

青海引大济湟水电建设有限责任公司，青海西宁 800001

作为国家重要的基础设施，水利工程建设质量不仅关系到其经济效益的实现，而且关系到人民群众的生命财产安全。因此，加强水利工程施工质量控制意义重大。水工建筑物是水利工程的关键性组成，其施工质量直接影响水利工程运行的安全性、稳定性与长久性。然而，水工建筑物存在许多常见病害，如裂缝、冻胀、冲磨等，对工程耐久性造成很大影响，并且导致水利工程维护费用大大增加。因此，在水工混凝土建筑物施工中，施工单位必须做好工程质量管理工作，制定合理有效的管理方案，并将其落实到施工全过程中，在最大程度上消除水工混凝土建筑物病害，保证工程质量与施工安全。

1 水工混凝土建筑物的常见病害

1.1 裂缝

混凝土裂缝属于物理病害，在水工混凝土建筑物施工中较为常见。裂缝指的是混凝土材料的连续性不足，从而产生断裂现象。混凝土裂缝会影响水工建筑物的稳固性与耐久性。调查研究表明，大部分裂缝产生于施工期间，而非使用期间。由于没有做好混凝土施工质量控制工作，水工建筑在施工中就出现裂缝，随着时间的推移，建筑逐渐老化，这些裂缝会不断加大，直到出现问题才被人们发现。对于水工混凝土建筑物来说，裂缝是较大的安全隐患，不仅导致建筑物抗拉性能降低，而且导致水、腐蚀性物质流入混凝土中，从而腐蚀内部钢筋，甚至会破坏建筑结构整体的完好性。例如，当混凝土重力坝的裂缝宽度、深度等数值达到一定标准时，就会对坝体结构的安全性与稳固性造成严重影响，导致坝体抗滑性被削弱。因此，施工单位必须重视裂缝问题，并且采取有效措施进行处理[2]。

1.2 冻胀

与裂缝相同，冻胀也是物理病害之一。在水工建筑物建设和使用过程中，冻胀病害多在北部地区出现，由于北部地区气候寒冷，早晚温差较大。夜间温度较低时出现冻胀，午间温度较高时冰融，导致混凝土结构出现起鼓、剥落、裂缝等现象，导致水工建筑整体结构受到很大破坏，建筑功能完全丧失。

1.3 冲磨与空蚀

多数水工建筑物在河流中修建，河流中含有许多泥沙，一旦流速快，河流中泥沙的下流速度也会显著增加，泥沙会对混凝土产生共同作用，导致水工建筑物触水部位的混凝土受到猛烈冲击，在长时间的磨蚀下，混凝土会被破坏；在泄水建筑物工作过程中，当建筑物局部遭受不规则挤压时，混凝土就会受到破坏，这就是空蚀。冲磨与空蚀在性质上都属于物理病害，二者经常交替出现，不仅导致混凝土表面坑洞的出现，而且侵蚀混凝土内部钢筋，严重降低水工建筑物强度。

1.4 碱骨料反应

在水工建筑物施工中，混凝土骨料大多由石料组成。氧化硅等是石料的主要成本，但是混凝土中带有一些碱性物质，硅与碱相遇会产生化学反应，导致硅凝胶形成，这些硅凝胶具有吸水膨胀的特性，一旦膨胀过大，就会导致混凝土开裂，严重危害水工建筑运行安全。

1.5 碳化

在混凝土浇筑过程中，一旦振捣时间不足，或者振捣不充分、不密实，混凝土中就会出现粗毛细孔，水进入到粗毛细孔中，二氧化碳气体经由粗毛细孔进入混凝土内部，而充水毛细孔内部液体中含有氢氧化钙，二氧化碳与氢氧化钙会发生化学反应，从而降低混凝土空隙液的PH值，导致其低于10，在这种情况下，空隙液会破坏钢筋表面的钝化膜，从而造成钢筋锈蚀。

1.6 溶蚀

混凝土内部含有氧化钙，氧化钙与水反应产生氢氧化钙，空气中含有二氧化碳气体，二者相遇会产生化学反应，导致碳酸钙生成。碳酸钙会在水中沉淀，当混凝土内部产生碳酸钙时，其性质就会发生根本性变化，导致混凝土失去胶凝性，其强度、抗渗性等也会随之消失。对于水工混凝土建筑物来说，溶蚀属于化学病害，会导致混凝土酥松，其带来的安全隐患也是比较大的[3]。

1.7 侵蚀

在水工建筑施工阶段，如果环境水质中的物质与混凝土中某些物质产生化学反应，可能会导致侵蚀病害产生。与其他病害相比，侵蚀病害在水工建筑物并不常见，但是会严重损害建筑物。例如：当海水、空气或者岩土中含有氯盐，处在这些环境中的水工混凝土建筑物就会受到侵蚀，氯离子由混凝土表面向内扩散，从而腐蚀内部钢筋，导致钢筋生锈。

2 水工建筑物常见病害的处理措施

水工混凝土建筑物会随着运行时间的增加而逐渐老化，这是不可避免的。因此，加强水工建筑养护与维修管理非常关键。然而，许多混凝土病害并非简单地老化现象，其形成因素是多方面的，包括工程设计、施工以及运行管理等，要想有效控制和处理混凝土病害，必须采取全方位的预防措施。

2.1 优化工程设计

过去的水工混凝土建筑设计模式为强度设计，这种设计模式导致混凝土病害很难得到全面控制。因此，现阶段设计师应当将设计重点放在外界环境对建筑材料性能的影响上，在此基础上采取一定措施，提高水工混凝土建筑物结构的适用性、安全性，尽量使工程寿命延长，减少资源浪费；严格遵循国家相关规定进行工程设计，对水工建筑物试用阶段构件的维护、检测等工作进行充分考虑，在设计阶段预留好工作面。在水工建筑建设使用过程中，混凝土病害很难完全消除，但是可以控制其轻重程度。混凝土构件需要对材料老化、环境侵蚀性等因素进行全面考虑，在此基础上确保建筑稳固、安全。对于同一水工建筑物来说，各个构件可能处于不同的工作环境中，其受到的病害也存在一定差异。因此，不同位置构件的耐久性不会全部相同，对于易受病害且能够替换的部件，可将其设计为可更换、可拆装型的，以此实现建筑物寿命的延长。除此之外，建筑构造设计也有许多优化措施，例如：对混凝土构件表面涂膜，从而减轻碳化病害；根据工程实际特点，将钢筋保护层适当增加，认真计算和分析混凝土裂缝的最大宽度值，在此基础上进行沉降缝、伸缩缝以及施工缝的设置，确保建筑结构变形自由，尽可能减少建筑物的不均匀沉降以及裂缝问题；采取必要的排水、抗冲刷以及防渗措施等[4]。

2.2 严格把控施工原材料

选择合适的水泥品种、标号，尽量使用水化热较低的水泥，将粉煤灰、矿渣的掺合料适当加入到混凝土中，减少水泥用量；严格检验拌合用水，将水中氯离子含量控制在规定范围内；选择级配优良、粒径合适且杂质含量低的骨料；对外加剂，如引气剂、减水剂等进行合理利用。

2.3 规范施工工艺

在水工混凝土建筑物施工过程中，施工人员必须严格按照设计要求和规定标准开展工作，实行监理制度、竣工验收制度等，对混凝土结构耐久性进行试验检测；对于大体积混凝土，提前制定合理完善的温度控制措施是十分必要的，并将其落实到实际施工中；根据实际情况选择先进的工程机械，对施工工艺、施工技术和施工方法进行改善，保证混凝土密实、均匀；加强混凝土浇筑质量控制，以免在浇筑时破坏钢筋保护层。

2.4 加强工程运行管理

严格按照计划进行工程运行管理，防止出现失控现象。重点监测不常用但是在预定范围内的工况，做好相应的控制工作；结合实际情况建立工程运行管理制度，并将其落实到运行管理全过程中；在水工混凝土建筑物日常使用过程中，对于维护方案、定期维修、安全鉴定、监测标准以及部件更换等内容，设计师需要向建设单位、管理单位等负责人进行详细说明，加强技术交底，确保运行安全、管理有效。如果建筑物某些部位处在腐蚀性较为严重的环境中，需要经常对这些部位进行监测与安全鉴定，一旦发现病害问题，应当及时采取合理有效的处理措施。

3 结语

综上所述，社会经济的发展带动了工程建设事业的发展。近年来，水利工程数量与规模都有了较大提升，水利建设取得了显著成就。然而，在病害的影响下，许多水工混凝土建筑物的耐久性得不到有效保障，并且带来一系列安全隐患。要想确保水工建筑物运行的安全性与可靠性，必须认真分析、研究和论证混凝土各种病害，根据不同病害采取针对性处理措施。在正式施工之前，施工单位还要制定好完备的施工质量管理方案，切实加强水工建筑施工质量控制。同时，不管是设计单位、施工单位，还是运行管理单位，都要重视水工混凝土建筑物病害的防治与处理工作，加强交流与合作，对水工建筑物病害进行全过程、全方位控制，推动水利建设事业可持续发展。