水利工程中混凝土质量缺陷的成因及处理措施

苟文涛

(甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730030)

水利工程具有特殊性，混凝土施工质量要求尤其严格，若混凝土存在质量缺陷则工程质量、水利调配有效性就会受到影响，不仅会增加工程隐患，还有可能引发连锁反应，影响尤其恶劣。然而，由于水利工程施工环境复杂，加之混凝土施工受影响因素众多，很容易出现质量缺陷，需要再具体分析成因后采取有效方法进行处理并预防。因此，联系实际分析水利工程中混凝土质量缺陷问题与成因，并提出相应的处理措施，对于工程质量提升有着重要现实意义。

1 水利工程中混凝土质量缺陷与成因

1.1 混凝土表面质量缺陷

混凝土凝固过程中，表面很容易出现质量缺陷问题，其中有两种表面缺陷最为具有代表性。第一，麻面缺陷，指在凝固期间混凝土表面会出现凹凸现象，导致表面粗糙，这种密密麻麻的点状、不规则形状即为麻面缺陷，光滑度不足，不仅影响美观度，还会对施工过程造成影响(如图1所示)[1]。

图1 混凝土麻面缺陷展示图

这种缺陷通常有两方面：1)脱模板中没有按要求规模足够剂量的脱模剂，或使用的脱模剂没有达到规定标准，质量不合格，若在涂抹过程中脱模剂涂抹不均，混凝土与模板就会出现粘连现象，凝固后形成不规则麻面现象；2)混凝土振捣操作不规范，在内部与表面气泡没有完全消除的情况下就停止振捣，这些气泡会在凝固过程中逐渐浮于表面并形成麻面。

1.2 混凝土质量蜂窝缺陷

蜂窝缺陷，如图2所示蜂窝现象与麻面缺陷存在相似之处，但情况更为严重，不仅仅是表面凹凸不平，还会影响到内部结构，严重的蜂窝缺陷会导致混凝土结构承载力、稳定性受到极差，甚至出现掉落渣块的情况。产生这一质量缺陷的主要原因在于，混凝土原材料配比与实际建设标准存在较大差别，石料、砂浆比例不合理，最终导致蜂窝现象发生。不仅如此，混凝土搅拌不充分、搅拌不均匀、不合理混凝土切合工艺等，均会影响到混凝土凝结质量。以上均是导致蜂窝缺陷产生的主要原因，若对比两种表面缺陷的形成原因，不难看出存在较大的相似性，均是由于前期工作不到位所导致，需要施工单位予以足够重视[2]。

图2 混凝土表面蜂窝缺陷展示图

1.3 混凝土露筋质量缺陷

露筋质量缺陷主要是指，在混凝土浇筑完成后有一部分钢筋裸露在外(如图3所示)。

图3 混凝土露筋缺陷展示图

其问题成因主要有三：1)混凝土中钢筋保护垫在施工过程中发生位移，在浇筑期间需要利用防护垫来保证钢筋稳定性，此时若保护垫偏离原本位置，钢筋位置也会发生改变，进而出现露筋缺陷。这是由于工程建设受影响因素众多，保护措施不足、振动不良、混凝土结构碰撞等，均会导致保护垫位移，使钢筋暴露在外[3]；2)在钢筋排列期间，若排列密度过大，增加钢筋比重，会导致混凝土浆液无法穿透钢筋，导致钢筋整体结构不稳定；3)钢筋模板渗透，混凝土的模板不牢固，互相连接的紧密度不足，材料与模板之间的距离过近、发生碰撞，钢筋也会暴露在混凝土表面。

1.4 混凝土裂缝质量缺陷

水利工程施工阶段裂缝是十分常见的，受不同原因影响，混凝土裂缝的形成原因也有所差别(如图4所示)[4]。首先，塑性收缩裂缝，这种裂缝在施工阶段，后续使用的5～10年之间均会出现，其主要原因在于混凝土抗拉性能没能达到要求，一旦出现裂缝部分有害物质就会进入到混凝土内部，腐蚀钢筋、影响钢筋承载力并发生形变，导致混凝土裂缝逐渐加深。其次，温差裂缝，主要是受到环境温度变化影响所引起，在浇筑完成后混凝土开始凝结，产生的水化热内外温差增加，若不加以控制，当温差超过25℃以后，混凝土自身性质就会发生波动，在内部外部双重作用力拉动下原本的平衡状态被打破，热胀冷缩更加剧烈从而出现裂缝。最后，收缩应力裂缝，水利工程兴建位置往往十分复杂，建设中也可能会受到众多因素干扰，如地质、环境、水温等，诸多外力、作用力、重力等，均会对混凝土造成冲击并产生裂缝等质量缺陷。

图4 混凝土裂缝缺陷展示图

2 水利工程中混凝土质量缺陷的处理

2.1 表面问题处理

混凝土表面质量缺陷问题存在多种情况，麻面与蜂窝缺陷最为具有代表性，但其他细小缺陷同样不容忽视。对于混凝土麻面，施工人员可将局部位置以清水冲洗，而后足够润湿，以合适比例的水泥浆、水泥砂浆进行找平即可；对于混凝土蜂窝，小规模情况可用1∶2比例的水泥砂浆进行修补；大蜂窝处理，则需先清理松动混凝土，剔除不稳定颗粒，形成喇叭口，再以清水清洁润湿，以高一级配的细石混凝土捣实作业，并认真养护，挂帘用扁平凿和砂轮凿除、磨平、磨光完成处理。对于较为严重的混凝土缺陷，则需采用与其他位置相同规格、材料、配比的混凝土进行修补，为保证修补顺利需利用新模作为支托架，保证其平整度能达到混凝土质量要求，修补后的7d内都需要进行养护，要求温度控制在10℃以上。对于凸出的、不平整的混凝土，采用凿子、砂轮等工具进行打磨处理，凹入表面以下的混凝土，需要用凿子将缺陷位置的混凝土进行凿除形成一个足够深的坑槽，清洁后利用砂浆与混凝土进行修补、抹平。养护时，需以修补位置为中心，周围1.5范围内均需使用水进行充分润湿，防止周围的混凝土吸收水分。对于美观度要求较高的混凝土位置，修补时可将白水泥混入其中，保持修补位置混凝土颜色与其他位置的颜色相协调，填充凝结后的砂浆，应根据其凝结状态、形态，将表面多余的砂浆进行清理，填料与周围混凝土齐平，且表面不能残留材料或者粉状颗粒，保证修补质量与美观程度。

2.2 露筋问题处理

外露钢筋问题若是想要较好处理，主要分为两个步骤：1)清理钢筋，外露钢筋通常会沾染污染物，部分钢筋还会出现生锈的情况，影响钢筋性能，也为后续修复施工带来影响，因此在修复之前必须对钢筋进行清理，锈蚀位置选取合适的砂纸进行打磨，清洗干净；2)水泥砂浆修复，水泥砂浆的比例应为1∶2，填充后抹压平整完成施工[5]。若是露筋较深，则应剔除原本薄弱的混凝土，将这一位置清理干净，应用高一级细石混凝土捣实，而后认真养护，以保证修复效果。对于外漏的钢筋头、管件头，需使用电动砂轮切割，要求其不得超过混凝土下表20～30mm的距离，采用预缩砂浆、环氧砂浆填补，此类作业不得采用电焊等方式切割，防止对表层完好混凝土造成损坏，产生二次破坏，影响混凝土施工质量。

2.3 裂缝问题处理

施工阶段是裂缝生成的主要时期，温度、应力是导致裂缝缺陷产生的主要原因。就目前建筑实践与研究成果来看，混凝土结构裂缝概率极高，尤其是水利工程本身地理位置复杂，施工过程受气候、人为、客观环境与地理因素影响，无法从根本上规避裂缝。除去人为因素，施工单位可采取有效的防裂手段，减少外界对于混凝土的影响，以此达到较好的预防效果，减少裂缝产生。在拌和阶段，以冷水拌和；运输阶段，需加装聚苯乙烯苯板、保温被等，避免外部气温对混凝土造成影响；浇筑时尽可能在低温、少雨季完成，若要在高温季节完成浇筑，则应对浇筑出机口的温度控制在7～12℃，预冷骨料加冰拌和，从温度层面控制混凝土质量减少裂缝产生。此外，运输时间、浇筑仓面覆盖与暴露时间也要予以严格控制，避免混凝土出现性能转变。由此可见，对于裂缝问题主要的着力点应放在防控与预处理方面，其中温度控制尤其关键，是规避裂缝的重点手段。

3 水利工程中混凝土质量缺陷的预防措施

3.1 加强原材料质量把控

水利工程施工中，混凝土强度、稳定性直接关系着建设质量，其质量会随着强度增加，成正比关系。正式施工前，要求必须规范、严格检查原材料质量、规格、标准是否与设计要求相符，根据配合比进行试拌和，确定可达到混凝土强度标准后再按照顺序完成拌和，拌和时间、用水量、水泥用量等，均必须得到较好控制。其中，部分水泥可用粉煤灰替代以此保证混凝土和易性，防止水化热现象影响质量；粗骨料需以二级配比标准为依据进行添加。对于混凝土常见裂缝位置，可选择高质量钢筋进行布设，以倾斜方式搭建减轻混凝土荷载并转移，防止其在过重荷载下出现裂缝。

3.2 优化混凝土配合比

配比优化设计是减少质量缺陷问题的有效手段。在以上分析中不难看出，前期准备工作不到位，配合比设计不合理等是较为主要的缺陷成因，因此混凝土配合比必须结合工程建设具体要求来进行规范设计。对此，施工单位必须全面了解水利工程的建设需要、强度需要，通过调整水泥用量、水灰比来加强对混凝土凝结质量的有效控制。在配合比设计阶段，需综合考虑强度、塌落度、耐久性等问题，基于此选择最为符合水利工程混凝土要求的配比，同时工程建设变化以及客观因素，也有可能对混凝土拌制、配合比设计造成影响，需要结合水利工程现场环境进行配比设计。添加粉煤灰能够在一定程度上减少水化热现象，防止裂缝产生，这是由于其中含有较多矿物质，可减少需水量，可根据需要适当添加[6]。在搅拌环节，施工单位同样应予以严格监督，其目的就在于保证配合比设计精准，防止因操作不规范导致混凝土强度无法达到预期标准，规避质量缺陷。

3.3 混凝土浇筑与养护

施工阶段，要求所有人员必须做到规范操作。采用分层方式完成混凝土浇筑环节，根据施工规划划分四个大部分，实现小部分浇筑确保浇筑整体性，同时也可以有效避免大体积浇筑后热量过于集中导致内外温差超过25度影响终凝效果，减少质量缺陷问题发生。在浇筑前，施工单位需严格依照要求搭建模板并涂抹脱模剂，检查模板表面是否存在损坏、凹凸不平情况，脱模剂标准是否达到相关标准，涂抹剂量是否能保证顺利脱模，脱模剂脱模是否均匀等，防止混凝土与模具粘连出现麻面现象；钢筋保护垫、钢筋排列情况也应做好充分检查，若发现保护垫偏移需及时纠正，保证其处于设计位置，若钢筋排列过密，也应该及时做好减筋处理，保证混凝土浆液能够顺利进入钢筋维持整体性。振捣阶段，要求根据浇筑面积选择振捣棒型号，以点位排列的方式逐点完成振捣，防止出现遗漏的情况，振捣点位应不超过振捣范围的1.5倍，保证振捣全面。需要注意的是，振捣过程中应注意避免振捣棒触碰钢筋对钢筋造成损坏，同时有效减少露筋情况发生。浇筑结束后，需对混凝土进行养护，可覆盖塑料薄膜，每块塑料薄膜的搭接位置应不小于100mm，防止混凝土暴露在空气中造成湿度温度流失，防止混凝土初凝阶段受温度湿度影响产生裂缝。

4 结语

综上所述，水利工程建设是进行水资源调配、农业灌溉、防洪排涝的主要手段。工程项目中，混凝土施工尤其重要，在多种因素作用下混凝土经常会出现表面质量缺陷、露筋缺陷、裂缝缺陷，需要施工单位采取针对性措施加以处理。若要从根本上预防缺陷问题发生，就必须对施工过程进行严格把控，通过加强原材料质量把控、优化混凝土配合比、完善混凝土浇筑与养护等手段，将质量缺陷问题降低到最低程度，切实提高水利工程建设质量。