摘要：簡述了某引水隧道工程概況，從現(xiàn)場巡視、無損檢測、采樣及試驗、環(huán)境監(jiān)測等方面，闡述了隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的評估方法，進(jìn)一步從正確使用摻合料外加劑與添加劑、嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量、防止堿-集料反應(yīng)、保護混凝土表面等方面，闡述了提高引水隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的措施，可供從事隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：引水隧道工程；混凝土結(jié)構(gòu)耐久性；無損檢測；堿-集料反應(yīng)

0" "引言

隧道工程是一項重要而復(fù)雜的建設(shè)工程，混凝土結(jié)構(gòu)在其中扮演著重要的角色?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性能，對確保隧道工程的安全性和延長其使用壽命至關(guān)重要。耐久性能與材料的選擇密切相關(guān)，不同的材料組合和配合比都會影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能，因此合理選用適當(dāng)?shù)幕炷敛牧希谴_保隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的關(guān)鍵。本文旨在研究隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能與材料選擇的關(guān)系，以期為提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性提供參考。

1" "工程概況

某引水隧道工程全長為120km，是當(dāng)?shù)仃P(guān)鍵的水利基礎(chǔ)設(shè)施。建設(shè)該引水隧道的目的是實現(xiàn)每年150萬m3的水資源調(diào)配，以滿足周邊農(nóng)田灌溉及城市供水需求。為確保該引水隧道安全性與使用壽命，其混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是核心考核指標(biāo)。

引水隧道的主體是混凝土結(jié)構(gòu)，其設(shè)計使用壽命為50年。在設(shè)計過程中，經(jīng)過建設(shè)方的深入調(diào)查和研究，決定采用高強度、抗?jié)B性能好的混凝土材料，通過優(yōu)化施工工藝，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的密實性和防水性，以大幅提升混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2" "隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的評估方法

2.1" "現(xiàn)場巡視

對引水隧道混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工現(xiàn)場定期巡視至關(guān)重要，巡視時特別關(guān)注的三個方面問題如下所述。

2.1.1" "檢查混凝土結(jié)構(gòu)有無裂縫

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中的常見問題，該裂縫由材料疲勞、超負(fù)荷以及溫度變化等多種因素引起。巡視人員應(yīng)通過肉眼細(xì)致觀察裂縫的形態(tài)、寬度和長度，以評估其嚴(yán)重程度和對結(jié)構(gòu)安全性的潛在影響。一旦發(fā)現(xiàn)裂縫，需立即采取適當(dāng)?shù)男迯?fù)措施，以防止裂縫進(jìn)一步擴大[1]。

2.1.2" "觀察混凝土結(jié)構(gòu)表面狀況

混凝土表面產(chǎn)生剝落、鼓起等問題，往往表明其遭受了腐蝕或滲漏等損害。這些問題不僅削弱混凝土結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性，還會引發(fā)嚴(yán)重的安全隱患。因此巡視過程中要特別留意這些問題，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即著手修復(fù)受損部位，并加強防護措施，以防止類似問題再次發(fā)生。

2.1.3" "評估混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境因素

除了現(xiàn)場巡視引水隧道混凝土結(jié)構(gòu)本身存在的問題，還需注意其土質(zhì)條件、地下水位的變化等周圍環(huán)境因素的影響。環(huán)境影響因素可能對引水隧道混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。為此，巡視人員應(yīng)定期記錄環(huán)境影響數(shù)據(jù)，并在必要時采取土體加固或地下水位改善措施，以確保引水隧道混凝土結(jié)構(gòu)長期安全運營[2]。還需關(guān)注混凝土結(jié)構(gòu)是否存在污染和霉菌等問題，這些問題同樣會影響其耐久性和穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時采取清理和防治措施。

2.2" "無損檢測

2.2.1" "超聲波檢測

無損檢測技術(shù)在對引水隧道混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估方面起著至關(guān)重要的作用。超聲波檢測是一種常用的方法，通過將超聲波傳遞到混凝土中并接收反射波的方式來評估混凝土的性質(zhì)。在施工現(xiàn)場可使用超聲波檢測儀來評估混凝土的密實性、缺陷和裂縫等情況[3]。根據(jù)超聲波的傳播速度和反射特征，便可計算出混凝土的彈性模量和抗壓強度等參數(shù)。

2.2.2" "電阻率測試

電阻率測試也是常用的無損檢測方法之一，該方法通過測量混凝土中電流通過的阻力來評估混凝土的含水量、氯離子滲透情況以及腐蝕程度等。在施工現(xiàn)場可使用電阻測試儀測試混凝土的電阻率值，判斷是否存在含水量過高導(dǎo)致的質(zhì)量問題或者腐蝕破壞的問題。

2.2.3" "應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)

紅外熱成像技術(shù)可以評估混凝土表面和內(nèi)部的熱分布情況，使用紅外熱成像儀獲取混凝土表面的熱圖，可以發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷或問題區(qū)域。例如熱圖中出現(xiàn)不均勻的溫度分布或熱點，可能暗示著混凝土表面或內(nèi)部存在著隱蔽的缺陷、裂縫或水分滲透的問題。

2.3" "采樣及試驗

2.3.1" "采樣及試驗項目

在引水隧道工程中，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評估是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。為了獲得準(zhǔn)確的評估結(jié)果，應(yīng)采集引水隧道混凝土樣品，并進(jìn)行室內(nèi)試驗[4]。這些試驗包括抗壓強度、抗?jié)B性和耐久性等項目。在施工現(xiàn)場采集隧道內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)的樣品，并將其送往實驗室進(jìn)行試驗。

2.3.2" "試驗方法

抗壓強度試驗用于評估混凝土的承載能力，使用壓力試驗機對混凝土試樣施加破壞荷載，以測量其抗壓強度和承載能力?；炷量?jié)B性試驗主要通過浸泡或施加水壓來評估混凝土的抗?jié)B性能，以此判斷混凝土是否存在水分滲透的問題。耐久性試驗則可以評估混凝土在不同工程環(huán)境下的長期使用性能，例如耐化學(xué)侵蝕、耐凍融循環(huán)等。

2.3.3" "評估試驗結(jié)果

試驗結(jié)果將提供關(guān)鍵的參考信息，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行評估。通過分析試驗數(shù)據(jù)，可以判斷混凝土的質(zhì)量、工藝是否符合要求，同時也能評估混凝土的壽命和使用安全性。根據(jù)試驗結(jié)果，工程技術(shù)人員可以及時調(diào)整和改進(jìn)施工方案，選擇更合適的材料，采取必要的維修、加固或保護措施，確保隧道工程的長期穩(wěn)定性和安全性。

2.4" "環(huán)境監(jiān)測

2.4.1" "氣候條件監(jiān)測

氣候條件對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有直接影響。溫度和濕度的變化以及降雨模式等，都可能引起混凝土結(jié)構(gòu)的熱脹冷縮、水分侵入等問題。因此，在引水隧道周邊設(shè)置監(jiān)測站點，實時記錄和獲取溫度、濕度和降雨數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)有助于評估混凝土結(jié)構(gòu)在不同氣候條件下的性能變化，從而采取相應(yīng)的維護措施。

2.4.2" "地下水情況監(jiān)測

地下水是引水隧道工程中另一個需要密切監(jiān)測的因素。地下水的滲透、地下水位變化以及地下水的水質(zhì)，都可能對混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生侵蝕和損壞作用。通過持續(xù)監(jiān)測地下水位、水質(zhì)以及水壓等參數(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的地下水問題，并評估其對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響。這種監(jiān)測有助于預(yù)防混凝土結(jié)構(gòu)損壞，確保引水隧道的長期安全運營。

2.4.3" "化學(xué)物質(zhì)濃度監(jiān)測

引水隧道周邊環(huán)境中可能存在有害化學(xué)物質(zhì)，會對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性構(gòu)成威脅。酸雨、鹽類以及其他腐蝕性物質(zhì)都可能侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其性能下降。因此，需要對這些化學(xué)物質(zhì)的濃度進(jìn)行定期監(jiān)測。通過監(jiān)測化學(xué)物質(zhì)的濃度變化，可以及時了解其對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕程度，進(jìn)而采取有效的防護措施，保護引水隧道混凝土結(jié)構(gòu)的完整性和耐久性。

3" "提高引水隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)耐久性措施

3.1" "正確使用摻合料外加劑與添加劑

3.1.1" "礦物摻合料的使用

使用硅灰、粉煤灰等礦物摻合料替代部分水泥，是常見的優(yōu)化方法。這些摻合料具有細(xì)粒度和高活性特點，能有效填充混凝土中的孔隙，增加混凝土的致密性，從而提高抗?jié)B性。同時，這些摻合料與水泥反應(yīng)生成的膠凝材料，有助于增強混凝土的力學(xué)性能和耐久性。根據(jù)具體工程需求和環(huán)境條件，可以選擇適當(dāng)?shù)膿胶狭戏N類和摻合比例。

3.1.2" "外加劑的選用

針對特定環(huán)境條件添加適量的外加劑，能夠改善混凝土的性能。例如，減水劑和增粘劑可以提高混凝土的流動性和可加工性，便于施工和達(dá)到更好的密實效果。這些外加劑的使用需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，并確保與其他混凝土成分相容。

3.1.3" "其他添加劑的應(yīng)用

在某些情況下使用化學(xué)緩凝劑、凝膠體等添加劑，可以有效控制混凝土的凝膠時間和硬化速度，以適應(yīng)不同的施工條件。這些添加劑的選擇應(yīng)基于現(xiàn)場試驗和施工經(jīng)驗，確保其不會對混凝土的其他性能產(chǎn)生不良影響。

3.2" "嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量

3.2.1" "混凝土澆筑控制

在澆筑混凝土的過程中，要確保其料漿的均勻性和流動性。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，現(xiàn)場施工人員必須嚴(yán)格遵循設(shè)計要求，進(jìn)行連續(xù)且穩(wěn)定的澆筑作業(yè)。任何不恰當(dāng)?shù)耐Ｐ蜻^快的澆筑速度都可能導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)分層、離析等嚴(yán)重質(zhì)量問題，從而影響整體結(jié)構(gòu)的均勻性和耐久性。因此，控制澆筑的高度和速度成為澆筑過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

通過合理調(diào)整澆筑的高度和速度，可以確?；炷聊軌蚓鶆?、順暢地填充到模板的每一個角落，從而有效減少空隙、不均勻現(xiàn)象的產(chǎn)生。這不僅能夠提高混凝土的密實性和強度，還能夠為后續(xù)的振搗和養(yǎng)護工作奠定良好的基礎(chǔ)，最終確保混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的耐久性和使用壽命。

3.2.2" "混凝土振搗操作控制

在混凝土澆筑施工過程中選擇適當(dāng)?shù)恼駬v設(shè)備和振搗方法，對確?；炷脸浞置軐嵕哂兄匾淖饔?。振搗操作的目的是排除混凝土內(nèi)部的空氣泡，增加其密實度，從而提高混凝土強度和耐久性。為了達(dá)到這一效果，現(xiàn)場施工人員必須精確控制振搗的時間和頻率。

過度振搗可能會導(dǎo)致混凝土離析，而振搗不足則會使混凝土內(nèi)部留下空隙，兩者都會嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量。因此在振搗過程中，要始終保持振搗設(shè)備與模板的合理距離，確?；炷猎谡麄€施工面上得到均勻且充分的振搗。這樣可以有效避免局部振搗不足或過度振搗的問題，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的均勻性和整體性，最終為工程的質(zhì)量和耐久性提供有力保障。

3.2.3" "混凝土養(yǎng)護管理

在混凝土養(yǎng)護期間，采取適當(dāng)措施保持混凝土表面濕潤和溫度穩(wěn)定十分重要?；炷琉B(yǎng)護直接關(guān)系到其結(jié)構(gòu)的最終強度和耐久性，為了避免混凝土表面過早干燥和出現(xiàn)溫度過高的情況，現(xiàn)場施工人員可以采取多種方法。例如，定期噴水可以有效保持混凝土表面的濕潤狀態(tài)，防止水分完全蒸發(fā)；覆蓋濕布則能夠減緩混凝土表面的水分散失，同時保持一定的溫度；噴涂專用養(yǎng)護劑，使其在混凝土表面形成一層保護膜，既可防止水分蒸發(fā)，又能減緩溫度變化對混凝土的影響。

此外，控制環(huán)境溫度也是養(yǎng)護過程中的重要環(huán)節(jié)。過低或過高的環(huán)境溫度都會對混凝土的硬化過程產(chǎn)生不利影響，甚至造成強度降低或產(chǎn)生裂縫。

3.3" "防止堿-集料反應(yīng)

3.3.1" "排除活性骨料

為了防止混凝土結(jié)構(gòu)受到堿-集料反應(yīng)的損害，可以在原材料中進(jìn)行砂礫骨料的篩選，排除活性骨料，選用非活性骨料。在施工現(xiàn)場操作中，可以通過目測和手感等方式，對砂礫骨料進(jìn)行初步篩選，排除明顯存在活性的骨料顆粒。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和實驗結(jié)果，還可采用檢測方法來判定骨料是否具有活性。

3.3.2" "控制水泥的堿含量

除了篩選骨料，還可以通過控制混凝土中的堿含量來減少堿-集料反應(yīng)的發(fā)生。在施工過程中，應(yīng)盡量避免使用高堿性水泥和富堿性混合材料，選擇低堿度的水泥和控制堿含量較低的原材料，以降低混凝土中的堿含量。

3.4" "保護混凝土表面

3.4.1" "噴涂防水涂料

在混凝土表面噴涂防水涂料是一種常見的保護方法。選擇適合的防水涂料，并按照使用說明進(jìn)行施工，能夠形成一層有效的保護膜。這層保護膜能夠減少水分滲透和化學(xué)侵蝕，從而防止混凝土表面的損傷和腐蝕。

3.4.2" "施加防水層

除了噴涂防水涂料，還可以通過其他方式施加防水層。例如，鋪設(shè)防水卷材、涂刷或噴涂其他類型的防水材料等。選擇合適的防水層材料，并按照規(guī)范要求進(jìn)行施工，能夠有效阻止水分滲透，提高混凝土的耐久性。

4" "結(jié)束語

引水隧道工程混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，是保障其安全和正常運行的重要因素。在提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性方面，合理的材料選擇發(fā)揮著重要作用。通過選擇合適的混凝土材料，并進(jìn)行配合比優(yōu)化，可以提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍融性、耐化學(xué)侵蝕性等關(guān)鍵性能，從而延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。

在引水隧道工程施工中，應(yīng)根據(jù)其具體情況進(jìn)行材料選擇與配合比優(yōu)化。要在綜合考慮引水隧道的設(shè)計要求、工程預(yù)算、使用環(huán)境等因素基礎(chǔ)上，合理選擇水泥、礦物摻合料、硅灰或者粉煤灰等替代水泥的材料，科學(xué)控制堿含量，并采用改性劑或添加劑等措施，最大程度地提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

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（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州" "730000）