水利工程中混凝土结构病害及抢修施工

水利工程中混凝土结构病害及抢修施工

刘昆明

湖南省建筑工程集团总公司湖南长沙410004

摘要：混凝土结构病害对水利作业产生不利影响，降低了整个水利区域作业的安全系数，阻碍了水利工程建设可持续发展。新时期国家对水利建造质量提出严格标准，重点解决水利病害是施工建设关键点，混凝土结构病害是主要施工处理对象。本文分析了混凝土结构主要病害风险，提出符合水利工程建设要求的抢修施工方案，构建现代化水利工程调度运行系统。

关键词：水利工程；混凝土；病害；抢修

当前，我国水利工程建设面临着技术性挑战，各种工程结构均存在不同程度的风险隐患，导致水利工程综合性能失去应有作用。随着工程建设理念优化发展，混凝土结构病害问题得到了广泛重视，拟定技术方案处理混凝土结构病害是不可缺少的。因此，施工单位要根据混凝土病害心事，提出切实可行的抢修处理措施，避免病害扩大对水利工程造成更大的危害性。

一、混凝土结构病害

混凝土结构水利工程主要形式，由于混凝土结构特殊性，实际水利使用期间面临着诸多病害风险，导致水利工程整体耐久性能减弱。据调查，我国水利工程使用10-15年，均会出现不同程度的病害现象，裂缝、沉降等是主要病害，软土区水利工程会有大面积沉降或局部坍塌等问题。从水利安全角度出发，必须要注重病害防治及养护处理。

1、裂缝。裂缝是材料的不连续现象，属于物理性病害，是水工混凝土耐久性的首要影响因素。对于水库蓄水发电和灌溉来说，挡水混凝土结构的裂缝会直接引起渗漏，如果渗漏量达到一定程度，就直接危及工程的蓄水能力；对于混凝土重力坝来说，如果裂缝达到一定贯穿深度和宽度，会引起坝体扬压力的急剧增长，削弱坝体的抗滑能力，对结构抗震非常不利，甚至会对整个坝体的结构稳定和安全造成威胁。

2、冻胀。一般认为，在温度正负交替过程中，混凝土微孔中的水成为结冰或过冷的水，体积膨胀产生冻胀压力，过冷的水迁移产生渗透压力，当两者的附加作用力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就遭受破坏。所以说冻胀破坏是一种物理性破坏，在我国的北方地区，水工混凝土受到这种破坏的情况比较严重。受冻融作用的影响，混凝土会变得酥松、鼓包、开裂，甚至层状剥落，使建筑物失去作用，进而对建筑物整体稳定造成影响。

3、冲磨。冲磨主要是水流中的泥沙作用，我国河流多泥沙，和高速水流一起运动时磨蚀直接接触或临近的混凝土。空蚀是水工泄水建筑物工作中的水流的一种特有现象，混凝土局部受到不规则的挤压变形而产生破坏。所以冲磨和空蚀都属于物理性病害。一般地，冲磨和空蚀是交替而又相互促进的，造成混凝土表面粗骨料裸露，混凝土表面凸凹不平，产生坑洞，进而造成钢筋外露和钢筋锈蚀。

4、侵蚀。侵蚀主要是环境水质对水工混凝土的危害，这也是一种化学病害，虽然不是特别普遍，但有些工程却受害很深。比如，环境水中的SO42-离子与混凝土中的Ca(OH)2反应生成CaSO4时，产生第一次体积膨胀，CaSO4又与混凝土中的C3A反应生成硫铝酸钙，产生第二次体积膨胀，巨大的膨胀应力导致混凝土胀裂、变酥，甚至变成粉末状。另一个就是氯盐的渗入，当混凝土结构处于含有氯盐的海水、岩土或空气环境中时，氯离子也会从混凝土表面逐渐扩散到钢筋表面并使钢筋脱钝而锈蚀。

三、混凝土结构抢修处理方式

混凝土是现代水利工程常用结构方式，以混凝土为支撑结构筑造水利工程设施，满足了区域水利工程行驶要求。由于各方面因素的共同影响，混凝土结构使用阶段出现了多种病害，损坏了结构的完整性，导致水利工程运行受阻。现阶段，水利工程混凝土结构抢修施工处理，需重视极大特征，如图2，具体方式如下：

1、稳定性。混凝土是水利工程设施的核心结构，保持结构稳定是维持水利运行安全的基础。随着时间的推移，混凝土结构呈现了多种不同的病害现象，不仅削弱了水利工程结构的完整性，也破坏了水利工程作业的安全性。抢修施工可以起到很好的保护作用，维持混凝土结构的稳定性，避免受到外界因素而出现裂缝问题。例如，冬季施工环境下，对混凝土结构设置局部垫层作为保护，可以增强抗冻抗寒的能力，从而改善结构的使用性能。

2、实用性。为了避免病害产生的不利影响，工程单位必须注重混凝土结构病害防治及养护施工处理，提出切实可行的水利工程结构改造方案，为水利创造更加优越的工程环境。混凝土结构由垫层、基层及面层构成。一般来说，混凝土结构加固施工中，要保证混凝土结构具备充足的抗冲刷能力、刚度、抗变形能力强，这样才能维持结构的坚实、平整，提高整个混凝土结构的应用性能。

3、防护性。随着地区水利工程优化改进，强化混凝土水利工程结构性能是必然要求，这与水利工程项目施工指标相互关联，也是国家对地方水利事业发展提出的明确规定。混凝土结构中，混凝土结构是与水利承载直接接触的结构，承载着各种因素产生的重力荷载，与水利工程使用性能是密切相关的。目前，加铺沥青层是比较先进的技术，可以缓解裂缝尖端的应力集中现象，因而能起到较明显的防裂作用。

4、抗害性。随着水利行业快速发展，我国混凝土结构工程数量持续增多，为地方水利运行提供了保障。为了避免病害产生的不利影响，应提出切实可行的防治处理方法，同时调整维修与养护方式，不断巩固混凝土结构层的可利用性能。除了根据混凝土结构层执行病害处理工艺外，还可采用加铺沥层技术固化结构，增强整个水利工程的抗害能力。抢修施工中，要考虑混凝土结构抗害能力要求，提出切实可行的抢修处理措施。

四、常见混凝土结构综合养护方法

尽管混凝土结构类型越来越多，实际水利作业期间依旧面临着病害风险，影响了水利工程的应用价值。混凝土结构病害是一大隐患，处理不当会对水利安全产生危险，也制约了水利工程项目投资收益增长。无论从安全性或实用性角度考虑，必须对水利工程采取可行的施工工艺，降低病害造成的安全风险。

1、分类养护。基于水利工程施工技术水平逐渐提高，对水利工程病险实施病害处理是不可缺少的，同时配合日常综合养护方案，可全面增强混凝土结构抗病害能力。施工单位可采用分层加固事故、加铺沥青层等技术方案，进一步优化水利工程结构性能状态。同时，对素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋等水利工程，也要注重日常使用期间的综合养护处理，避免病害造成的各种安全隐患。

2、综合养护。混凝土结构坚固耐用，能适应现代高速、重载而繁密的汽车运输的要求，养护维修费用也少，所以在飞机场跑道、高速水利工程、干线水利工程、城市、厂矿以及停车站场上采用较多。针对混凝土结构存在的病害问题，不仅要从施工技术方面进行综合处理，还要考虑水利工程使用期间的综合养护，综合保障混凝土结构的稳定性，为区域水利建设提供多层次保障。

结论

混凝土结构是水利工程重点构成，混凝土病害对整个工程性能均有不利影响，优化混凝土施工工艺是解决病害问题的关键措施。施工单位要结合现场作业条件，对水利工程混凝土结构采取切实可行的抢修施工方法。同时，对病险结构实施可行的防护方案，提高混凝土结构抗害性能，增强水利工程总体承载力，进而满足了现代水利系统调度作业需求。

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