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摘要：对于混凝土结构而言，混凝土的耐久性对结构的使用年限及正常使用性能都有非常重要的影响，具有良好的耐久性是水工混凝土结构可以保证长期安全有效的重要因素。随着混凝土在水工结构中的应用越来越广泛，人们对这种结构的强度、耐久性等指标也提出了更高的要求。本文首先详细分析阐述了影响水工结构混凝土耐久性的主要因素，在此基础上从多个方面提出了提高水工结构混凝土耐久性的措施。
关键词：水工结构；混凝土；耐久性；设计要点
一、引言
就混凝土结构的耐久性是指在特定的使用环境下，混凝土结构构件在规定的使用年限范围内保证其安全性和适用性的能力。为了抵抗自然环境对混凝土结构物的影响，设计过程中混凝土结构物会根据实际应用环境选取合适的材料和配比，同时，施工过程中还会采取有效的措施来提高混凝土结构的耐久性能，但在实际应用过程中，混凝土结构过早劣化的情况还是时有发生。对于水工混凝土结构而言，其所处的工作环境与其他混凝土结构有很大的不同，这种结构需要长期直接接触水，因此，一旦这种结构物上出现裂缝等病害，在水的影响下病害发展的将更为严重，影响结构的耐久性能。
二、水工结构混凝土耐久性设计要点
如何避免水工结构混凝土开裂并提高这种混凝土结构的耐久性一直以来都是困扰着人们的重要问题。笔者认为若要从根本上提高水工结构混凝土的耐久性能应从设计指标的优化、优化选材、控制混凝土配比以及混凝土防腐蚀设计等几个反面加以考虑：
（一）优化有关设计指标
根据有关设计规范的规定，对于水工结构混凝土而言通常根据其养护28 d龄期所得到的强度指标进行相关设计，对于混凝土的抗冻以及抗渗等与其耐久性能有关的指标则根据设计的水工混凝土所处的实际环境进行确定。实际设计过程中有些设计人员在设计混凝土的原材料以及配合比时很少考虑所选用的混凝土的强度与其耐久性之间的关系，而且对于结构裂缝对混凝土结构耐久性能的影响也很少进行深入的分析。规范规定的采用采用28 d龄期强度作为混凝土的设计强度对于尺寸较小的粱、板、柱等要求最先承受荷载的结构部分的混凝土较为适用，同时，对于针对那些强度等级不高的水泥、所采用的外加剂较少、28d养护龄期满后强度增长幅度不大的混凝土也较为适用。对于水工结构而言尺寸较大、承载龄期较长的结构较为常见，这种情况下如果我们仍采28d龄期强度作为混凝土的设计强度则会出现混凝土用量过大、水化热大以及、混凝土温升速度较快的情况，这种情况下便会使混凝土结构产生很多的裂缝，影响其耐久性能。实际设计过程中对于实际承载龄期较长以及结构尺寸较大的水工结构混凝土而言可考虑增加粉煤灰等的掺入量，这样可以充分发挥粉煤灰混凝土这一材料的后期强度，这种情况下采90d或者更长龄期强度作为其设计强度则更为合理。而将一定量的粉煤灰等掺和料加入到混凝土中，不仅可以从一定程度上节省水泥的用量，而且水泥用量少后混凝土的水化热也会降低，避免由于温升过快以及水化热过大产生的裂缝的出现，提高混凝土结构的耐久性能。
（二）对原材料进行优化设计
对于水工结构混凝土而言，其中的骨料大约能占到总体积80%的比重，混凝土中的骨料对混凝土的耐久性及抗裂性能有很大的影响，因此，对于那些大型的水利工程而言应合理的选择所使用的混凝土骨料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此处以灰岩骨料混凝土为例，这种混凝土的单位用水量小、温度线胀系数低、胶凝材料用量较低，所以这种混凝土具有很好的综合抗裂性能和耐久性能，对于水工结构而言如果条件允许应首选灰岩骨料作为混凝土的骨料。但实际工程中由于需要大量的骨料，加之远距离运输会增加工程的造价、延长工程的工期，所以，目前大多数水利工程选用骨料时都优先考虑就地取材，对于骨料的选取不存在很大的余地。因此，在条件受限的情况下过度看重骨料岩性是不可取的，为了保证骨料的质量应从优化骨料的加工设备以及加工工艺方面着手提高骨料的质量，应采取合理的措施优化骨料的级配及粒形，这样也可以从一定程度上降低混凝土单位用水量以及混凝土的胶凝材料用量，最终达到提高混凝土耐久性的目的。
（三）合理优化施工过程及施工组织设计
合理的施工组织及施工过程是保证混凝土耐久性的一个极为关键的因素。水工结构所处的环境具有明显的特殊性，当进行水工结构混凝土浇筑作业是往往会受到很多外部环境的影响，通常情况下施工单位青睐于使用具有较强流动性的泵送混凝土作为混凝土材料。但对于水工结构而言，泵送混凝土与条件形同的普通混凝土相比具有无法弥补的缺点，这种混凝土材料为了满足流动性的要求会需要较大的用水量以及胶凝材料用量，这就使得这种混凝土浇注完成后会存在很大的自生体积收缩，从而为裂缝的产生创造了条件。因此如果条件允许，应尽量采用普通混凝土作为水工结构的混凝土材料。另外，对于钢筋过于密集的水工结构混凝土浇筑来说，这部分混凝土的振捣工作很难开展，通常施工过程中会出现以振捣代替平仓、过振或者漏振问题。这些问题中漏振会对混凝土结构的密实性产生很大的影响，而过振则会造成砂浆和粗骨料产生分离现象，从而降低混凝土的抗裂强度。因此对于那些振捣施工较为困难的部位可采用免振捣的自密实混凝土进行浇筑，这样可以很好的保证该部分混凝土的浇筑质量。
（四）做好混凝土温控防裂设计
实际水工结构中尺寸较大的结构也是较为常见的（如厂房蜗壳混凝土、调压井阻抗板混凝土等），对于这样的水工结构而言，由于受到钢筋间距等方面因素的限制，实际设计过程中通常会考虑选用强度较高的二级配泵送混凝土最为这种结构的原材料进行浇筑作业。这种混凝土的胶凝材料用量较大，单位用水量较大，所以其水化热温升较高，对于这种混凝土而言温控防裂难度很大，温控防裂措施设计不当有可能会使混凝土由于混凝土中胶凝材料水化热变化和收缩产生一定地裂缝，这将对混凝土结构的耐久性产生严重的影响。对于实际水工结构工程，设计过程中除要对选用的混凝土原材料进行优化减小混凝土绝热温升、迟缓混凝土水化热温峰出现的时间外，还应采取有效的措施对混凝土温升等进行控制，常用的措施有：在混凝土浇筑层内埋设一定数量的冷却水管，并保持通清洁水一段时间；采用聚苯乙烯板等材料对临空面进行保温等温控措施。
（五）优化混凝土防腐处理设计
许多水工结构混凝土出现腐蚀的原因一般是由于混凝土本身的通气性引起的，因此，水工结构混凝土防腐处理的关键就是通过一定的措施使腐蚀因素难于侵入到混凝土内部，常用的防腐处理技术有以下几种：（1）表面涂装。实际工程中常用焦油系、沥青系以及树脂系材料作为涂装材料。其中焦油系和沥青系类涂料颜色单一，但水工结构对外部色彩没有大的要求，故可用于水工结构混凝土防腐处理中。（2）表面涂抹聚合物水泥砂浆或者树脂灰浆。树脂灰浆是用树脂代替水泥而制成的灰浆，可很好的提高水工结构的耐久性能。（3）包覆。即用胶带包覆混凝土结构外表面。常见的带基有异丁橡胶、醋酸乙烯、腊纶、氯丁橡胶以及聚氯乙烯等。这种方法主要用于搭接部分，可起到很好的防腐效果。
三、结论
近年来，工程的规模不断发展扩大，随着人们对水工混凝土结构耐久性认识程度的提高，对这种结构的耐久性也提出了更高的要求。然而，我国地域非常辽阔，水工结构所处的环境各不相同，不同的环境会对水工结构混凝土的耐久性产生不同的影响，但是从总体上讲提高水工结构混凝土的耐久性应遵循上述的几个大的原则，即从设计标准、选材等方面对水工结构混凝土设计进行优化，望本文研究能够对今后的水利结构混凝土耐久性设计起到一定的指导作用。
参考文献：
[1]张开军，鲁航线.耐久性设计在电厂水工结构工程中的应用探讨[J].城市道桥与防洪，2014，04：242-244+13-14.
[2]佟彤彤.电厂水工结构工程中耐久性设计的应用初探[J].现代装饰（理论），2015，05：132.
论文作者:邵云怡
论文发表刊物:《基层建设》2015年22期供稿
论文发表时间:2016/3/16
标签：混凝土论文; 水工论文; 结构论文; 耐久性论文; 骨料论文; 混凝土结构论文; 耐久论文; 《基层建设》2015年22期供稿论文;