基于水利枢纽工程水工混凝土结构耐久性评价论文_黄会荣

摘要：混凝土耐久性指的是混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力。混凝土结构耐久性是指在预定作用和预期的维护与使用条件下，结构及其部件能在预定的期限内维持其所需的最低性能要求的能力。由于认识不足，技术人员在建设过程中往往凭借工程经验，缺乏提高砼耐久性的理论研究和完善措施。因此，提高水工混凝土工程耐久性、增加其使用寿命成为了工程技术人员的研究重点，其直接影响项目的经济效益。

关键词：水利枢纽工程；水工混凝土；耐久性评价

引言

水工混凝土结构处于具有侵蚀介质的环境下时，其耐久性就会发生劣化，很多混凝土结构并没有达到设计使用寿命。因此，如何提高水工混凝土的耐久性以及如何对其耐久性劣化过程进行准确评估，成为工程及学术界的热门话题之一。水工混凝土经常暴露于大气环境中，因而会受到碳化作用；处于水位变化的地区，混凝土还会受到干湿循环的作用，同时在一些污染比较严重的地区，水环境中含有较多的酸性物质，对混凝土造成侵蚀。

1水工混凝土结构耐久性

水工混凝土结构耐久性指的是，水工混凝土结构在其设计寿命期内，在各种复杂环境条件的作用下，仅投入少量维护资金或无需投入大量资金，即能够保持水工结构的适用、安全和良好外观的能力。从某种程度上说，水工混凝土结构耐久性的高低，决定了水工结构寿命的长短，造成水工混凝土结构耐久性降低的原因存在于其全寿命周期的各个阶段，结构设计、工程施工及工程运行过程中都可能存在降低其耐久性的因素。

2基于水利枢纽工程水工混凝土结构耐久性评价

引入待评价样本集合指标集分别为V、U，其表达式分别为V={v1，v2，…，vm}和U={x1，x2，…，xi}，其中xi、vm分别代表参与耐久性评价的指标和待评价的结构。

2.1单因素评价矩阵

对待评价结构的隶属度利用文中所述公式进行计算，从而构造单因素耐久性评价矩阵R=（rij）10×m，其中rij代表第i个指标在j个待评价工程

2.2确定各因素权重

利用比例标度法对各因素指标赋予影响的权重，结合各因素实际情况推求两两因素相对于上一层级的重要性。

1）单排序判断矩阵。针对存在多项因素的评价对象可构造判断矩阵A=（aij）n×x，其中aij满足条件aji=1/aij；aii=1。相对于水利工程的结构耐久性存在施工环境、建设质量和材料因素这三个准则，且各因素对耐久性的影响存在一定差异，因此应根据具体的情况分别确定其重要性。一般条件下，判断矩阵的构造可采用1－9标度法确定，如在周边环境影响较低且结构施工质量较好的条件下，影响耐久性的主要因素为材料因素，所以可对B1－B3分别赋予1、1.5、1.0标度，从而构造A－B的判断矩阵如表1，同理可依次建立其他因素之间的判断矩阵如表1－4所示。

表4B－C层级的判断矩阵

2）一致性检验。对判断矩阵的特征向量Wi和最大特征根λmax利用根值法计算，例如对A－B层级之间的特征向量W进行计算，相对于目标层A时准则层B的重要性权重可表示为W=［W1，W2，W3］，计算结果如表1。利用随机一致性比例CR检验判断矩阵的一致性，其表达式分别为：

式中：A、n、RI分别为判断矩阵、矩阵阶数和平均随机一致性指标，RI值查阅资料确定。对评价体系中各因素相对于目标层的合成权重按照自上而下的顺序逐层计算，若不符合CR＜0.1条件则重新对矩阵进行调整直至满足检验要求。

3）层次总排序。综上分析，相对于目标层A评价指标B1、B2、B3的相对重要性权值分别为W1、W2、W3，假定相对于准则层B1、B2、B3评价指标x1－x10的重要性权重分别为C1、C2－C10，从而可确定指标权值。相对于目标层A指标层C的权重利用加权法计算，并采用E=（e1，

重如下：E=（0.081，0.081，0.124，0.108，0.108，0.072，0.072，0.072，0.115，0.172）

根据单排序矩阵计算流程确定总排序各指标的检验过程和随机一致性比例CR，受文章篇幅限制文章不再赘述。

2.3模糊层次综合评价

根据上述计算得到的层次结构权重E和单因素评价矩阵R，利用模糊数学法计算综合结果，即：

按照最大隶属度原则确定bj最大值即为耐久性最好的结构工程。

文章以某水利枢纽工程为例，利用上述评价模型分析其耐久性水平。在详细调查了该工程地质条件、结构状况的基础上，通过实验的方法测得混凝土碳化深度、设计水灰比、下游面板、溢洪道以及上游面混凝土设计标号，某水利枢纽工程耐久性参数，见表5。

表5某水利枢纽工程耐久性参数

根据隶属函数计算公式和表4耐久性各参数值，经归一化处理可得到单因素评价矩阵R，然后利用综合评价计算公式和各因素权重可得B=E×R值为0.545，由此表明该水利功能的耐久性较差。因此，为了更好的提高水利工程的建设质量，降低工程设计风险，需要对水利枢纽的耐久性进行准确的评价，保证水利枢纽达到安全防洪使用标准。同时，还需要做好水库工程的精细化管理，严格按照加固标准来进行水库大坝工程的施工质量管理。

3提高水工混凝土耐久性的措施

3.1合理选用材料

选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等水化热小的水泥。采用杂质少、粒径适中、级配好、坚固性好的粗骨料。为防止碱骨料反应对混凝土的破坏，除了对混凝土总碱量进行限制外，还应掺加粉煤灰等活性矿物掺合料。为增加混凝土的抗冻、抗渗性能，在混凝土中掺加适量的引气剂和高效减水剂。检验及控制混凝土拌合用水，避免氯离子、碱含量等超标。对水工钢筋混凝土采用混凝土表面涂抹隔离保护层或对钢筋进行涂层保护等预防措施防止钢筋锈蚀。水工混凝土的耐久性涉及环境、设计、材料、施工等多个方面，在工程建设中应根据水工建筑物的等级、

所处自然环境条件、施工运行管理条件、损坏的后果等，采取安全可靠、因地制宜、经济合理的措施，达到提高混凝土耐久性的目的。

3.2合理施工

施工时应做好完备的施工方案及措施，加强对施工人员的交底培训，合理安排人员、机械、材料的投入，避免浇筑过程临时中断，加强对施工过程的旁站监督管控，严格遵守混凝土浇捣制度，避免漏振、过振，做好原浆抹面压光，确保混凝土密实度。尤其应注意做好大体积水工混凝土浇筑过程中的温度控制，采用内降温外保温，提高混凝土抗裂能力，避免产生温度裂缝。做好混凝土保温、保湿养护工作，从养护时间、方法和材料等方面多下功夫。

结语

文章对各层次因素之前的相对权重利用层次分析法计算并采用模糊数学法评价单因素指标，实例表明水利枢纽工程的耐久性较差，施工单位在实际施工过程中，需要针对具体影响因素加强质量控制，并做好水利枢纽工程的精细化管理。

参考文献：

［1］杨春友．水工混凝土结构耐久性影响因素及控制措施［J］．水能经济，2018（01）：201-201．

［2］张文清．水工混凝土结构耐久性影响因素及控制措施［J］．水利技术监督，2017，25（06）：129-131．

［3］赵恬悦，彭艳周，朱海琦，等．人工砂中石粉含量对水工混凝土耐久性影响［J］．中国科技信息，2018（09）．

论文作者:黄会荣

论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期

论文发表时间:2020/1/16

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