锦凌水库大体积混凝土耐久性分析.pdf

2 0 1 4年第 1 0期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 0 2 0 1 4 ( T o t M N o 4 2 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 4 ) 1 00 1 7 5 0 2 锦 凌水库 大体 积混凝土耐久性分 析 王 心 ( 辽宁省 白石水库管理局， 辽宁 朝阳 1 2 2 0 0 0 ) 摘要 ： 锦凌水库是辽宁省锦州市境 内的小凌河干流上唯一的重要控制性骨干工程。工程建 设任务是以防洪、 城市供水为主， 其次是发电、 灌溉及养殖 ， 并兼顾改善地下水环境的大型综合 利用水利工程。工程枢纽部分采用混合坝型 ， 坝体主要以混凝土重力坝为主， 混凝土总量达到 8 0 4 6万 m ， 为了保证工程质量， 必须对混凝土的耐久性进行全面分析。因此文章通过对影 响混凝土耐久性的因素分析 ， 提出混凝土耐久性控制措施 ， 进而为锦凌水库建筑工程提供重要 的质量保障。 关键词： 现状 ； 因素； 措施 ； 锦凌水库； 大体积混凝土 中图分类号： T V 4 3 1 文献标识码： B l 混凝土耐久性 的现状 目前我 国正处于大规模水利工 程建设期 ， 这些 已建成水工混凝 土建筑物 能否长期安全运行 ， 关系 到大江、 大河 的防洪渡汛等 国计 民生大事。但是 由 于对水工混凝 土的耐久性要求 考虑不足 ， 致 使一些 水工混凝土结构未达到设计年限， 就出现严重腐蚀 现象， 以至造成生命财产的损失。新建的锦凌水库 工程涉及到8 0 4 6万 m 的大体积混凝土量 ， 由于混 凝土体积较大 ， 更要提高水 工混凝土耐久性 问题 的 认识 ， 采取必要措施 ， 以保证 主坝 的整体安全和使用 寿命。 2 影响混凝土耐久性的因素 2 1 混凝土 的碳化 锦凌水库各坝段 的钢筋用 量相对较多 ， 大约重 量2 9 9 2 t 。尤其底 孔坝段 和引水坝段 ， 设计钢 筋较 多， 且坝段相对较长， 达到 6 3 IT I ， 均处于坝体扬压力 区域 ， 当混凝 土的碳化严重时会造成钢筋锈蚀 ， 减弱 了对钢筋的保 护作 用， 这样显著增加混凝土 的收缩 变形， 导致混凝土产生裂缝， 造成水工建筑的破坏。 2 2 混凝土碱骨料反应 混凝土碱骨料反应 ， 就是混凝土原材料 中的水 泥 、 外加剂 、 混合材料和水中的碱含量 0 6 时与 骨料 中的活性成份反应 ， 生成碱的硅酸盐凝 胶， 由于 活性骨料经搅拌后在混凝土 内部呈均匀分布 ， 当水 工建筑物施工完成后 ， 在正常 的使用过程 中， 一旦发 生碱骨料反应 ， 就会在混凝土 内部产生应力 ， 加大了 混凝土内部应力 ， 致使混凝土膨胀开裂 ， 导致水工混 凝土构件产生裂缝 、 变形的现象 ， 必须引起施工部门 的注意 ， 实际施工过程 中施工单位要及时对混凝 土 原材料进行 了碱含量的试 验 ， 目前各种试验指标在 设计范围之内。 2 3 混凝土的抗渗性能 抗渗性是混凝 土耐久 性的一个重要指标 ， 水 工 混凝土构件在 内外压力差的情况下 ， 如果抗 渗指标 不符合设计要求 ， 必然存在气体或者液体从 高压处 往低压处移动渗透 的现象 ， 尤其对 于低温地 区的水 工混凝土结构 ， 如果混凝土渗透性差 ， 外界环境 中的 水或者其它液体及易进入到混凝土 中， 与其 内部材 料发生各种反应 ， 混凝土性能不断地降低 ， 如果接触 到混凝土内部钢筋 ， 更会引起钢筋腐蚀 ， 混凝 土保护 层就会产生开裂或者脱落， 严重影响到水工混凝土 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 2 8 作者简介 王心( 1 9 7 4一) ， 女 ， 辽 宁北票人 ， 高级工程师， 研究方向为合 同管理( 档案管理 ) 、 水土保持环境 影响、 泥沙或工程质量监测、 除险加 固、 工程与水文地质等。 一 1 7 5 2 0 1 4年第 1 0期 ( 第4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 0 2 01 4 ( T o t a l N o 4 2 ) 的质量安全 。影 响混凝 土的抗渗性能 因素较多 ， 如 水泥品种 、 水 灰 比、 骨料 级配 、 各种外 加剂 、 施工 工 艺 、 环境温度等。 2 4 混凝土的抗冻性 水工混凝土建筑物冻害原 因， 是 由于在低温状 态下 ， 混凝土细孔内的水分受到冻结 ， 由液体变为固 体 ， 体积随之加大 ， 并伴 随着产 生渗 透压力 ， 当膨胀 压力和渗透压力超过混凝土的抗 拉强度时 ， 必会 引 起混凝土膨胀变形 ， 甚至开裂 ， 当冻融循环达到一定 程度时 ， 混凝土裂缝就会相互贯通 ， 严重降低混凝土 强度 ， 使得混凝土构件 由里到外受到破坏 。 2 5 昆 凝土的抗侵蚀性 水工建筑物所处 自然环境 的特殊性使其经常受 到外界环境 的侵蚀 ， 混凝 土本 身就是 一种复杂 的混 合物 ， 主要是 由水化硅酸三钙 、 水化铁 酸钙 、 氢氧化 钙等晶体物质组成， 混凝土所处 的环境 中存在较多 的盐类 ， 主要包括 N a C 1 、 N a S O 、m g S O ， 多种物质之 间反应极易生成钙矾石 ， 反应后 固相会增加到原来 的 1 5倍 ， 形成胀应力后 ， 引起混凝土结构 的开裂。 同时水泥中的水化产 物 C a ( O H) 、 与水 中的 N a C 1 、 m g C 1 ： 化学作用生成 C a C 1 。 、 m g ( O H) ： 等物质 ， 都是无 凝胶作用的物质 ， 严重地破坏 了混凝土内部结构 ， 同 时侵入到混凝土 内部后 ， 与钢筋反应发生锈蚀 ， 降低 了混凝土的力学性能 ， 承受不住过多的负载 ， 严重降 低 了混凝土 的可靠性 、 耐久性 。 3 提高混凝土耐久性的措施 3 1 优化混凝土结构设计 锦凌水库处于小凌河 流域 ， 属北温带大陆性季 风气候 ， 其特点 是冬季 多偏 北风 ， 夏 季 以西南 风为 主 ， 温度变化较 大， 寒暖 、 干湿变化明显。设计单位 根据工程所处环境 ， 对混凝土设计使用年限、 自然环 境等进行耐久性设计 ， 提出混凝土耐久性指标 、 结构 构造等要求 ， 构件截面几何形状力求 简单 、 平顺 、 便 于施工 ， 易于成 型。构件 中受力钢筋和构造钢筋 采 用闭 口钢筋 ， 以增加结构坚固、 耐久。结构设计应尽 量采用较高强度等级的混 凝土 ， 这 可以使混凝 土的 性能 、 经济性 较好 的匹配。另外施工过程 中要 严格 遵守规范 ， 采取有效可靠 的措施 和方法提 高结构 的 耐久性和经济效益。 3 2 合理选择混凝土原材料 锦凌水库原材料来 源以 当地天然砂料 为主， 在 施工之前及 时进行 了室 内外试验 ， 确保 原材料 的各 一 1 76 一 种性能满足设计要求 ， 从源头上保证 昆 凝土 的质量。 在水泥品种选择上 ， 锦凌水库选择 的抚顺低 热大坝 水泥 ， 同时还要对水 泥本 身的抗 热性 、 抗冻性 、 抗腐 性进行相应研究 。增加混凝土抵抗力 ， 减少作用力 ， 必须保证混凝土具有 良好的强度和密实度 。骨料要 求表面干净 ， 含泥量符合规范要求 ， 良好 的级配和粒 形的骨料可以降低 混凝 土用水量 ， 减少混凝土 的干 缩。同时控制钢筋混凝 土保护层 厚度 、 钢筋最小净 距 、 施工工艺等方面。 3 3 控制混凝土碱含量措施 从碱骨料反应 的特 点看出 ， 骨料具有碱 活性 是 混凝土发生碱骨料反应 的先决条件 ， 选择 质量 良好 的骨料是保证混凝土耐久性 的重要条件 ， 首先锦凌 水库采用抚顺大坝水泥 ， 属于低碱水泥， 有效避免 了 水泥中的碱含量 ， 最终试验碱含量未超过 0 6 ， 保 证了? 昆 凝土碱含量的控制。 3 4 掺人高效活性矿物掺料 锦凌水库为 了保证工程质量 ， 混凝土 中掺人适 量粉煤灰 、 减水剂 ， 节 约了水 泥、 降低 了混凝土 的水 化热 ， 改善了混凝土拌和物 的和易性 ， 提高了大体积 混凝土的强度与密实度 ， 使水泥石结构更为致密， 并 阻断可能形成 的渗透 ， 此外还可 以改变集料 与水泥 石的界面结构和界面性能 ， 这些重要的作用 ， 对增进 大坝混凝土的耐久性及强度都起到重要 的作 用， 有 效地保证了工程质量 。 3 5 控制施工工艺 混凝土的密实是保障混凝土诸 多性能 的极 为重 要的过程 ， 施工工艺的选择和质量控制能力是提高 混凝土密实度尤为关键 ， 因此施工过程中 ， 监理严把 质量关 ， 现场混凝土 的振捣过程严格按照程序进行 ， 进而提高其密实度 ， 提高了混凝土的防渗性 ， 同时抗 冻性 、 抗腐蚀性也得 以提高 ， 使得耐久性更好 。混凝 土浇筑完毕 尚不具备 足够的强度 时 ， 水分过早 的蒸 发还会产生较大的收缩变形 ， 影响混凝土 的耐久性 ， 所 以混凝土养护质量是保证 昆 凝 土强度和耐久性的 一 道关键工序 ， 良好养护对混凝土强度发展 、 改善孔 结构、 防裂具有重要作用。 参考文献： 1 刘玉娟， 文静， 王海蕾 浅淡混凝土耐久性 j 科技信 息 ， 2 0 1 2 2 3 ( O 7 ) ： 1 9 01 9 1 2 朱炳喜 ， 许旭东 浅淡提升水工混凝土耐久性的技术措 施 J 江苏水利， 2 0 1 4 ( s 1 ) ： 7 9