论水工建筑物混凝土的腐蚀与防护措施正式.docx
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论水工建筑物混凝土的腐蚀与防护措施正式
论水工建筑物混凝土的腐蚀与防护措施（正式）
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KG-AO-5223-39
论水工建筑物混凝土的腐蚀与防护措施（正式）
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摘 要：
本文主要以水工建筑混凝土腐蚀的问题为基点，对水工建筑混凝土腐蚀的类型及成因进行简单分析，并简要介绍混凝土防腐蚀的常用措施，依此为基础探讨水工建筑物混凝土腐蚀的防护思路与策略。
关键词：
水工建筑；混凝土；腐蚀；防护措施
一、水工建筑物混凝土腐蚀的类型及成因分析
整体来看，砂石与水流冲刷、风蚀、雨水冲刷等这些因素都是造成水工建筑物混凝土腐蚀的原因，但一般情况下，我们认为含有砂石的水流的冲击是腐蚀问题发生的最主要原因。
因此，从砂石、水流冲刷的角度上来看，水工建筑物混凝土腐蚀病害的常见类型主要有四种，即混凝土磨损、混凝土冲击、混凝土空蚀和混凝土激流震动破坏。
（一）混凝土磨损
混凝土磨损是流经混凝土水工建筑物的水流中夹杂各种固体的颗粒，这些颗粒在水工建筑物的结构表面所发生的滚动、滑动与跳动等摩擦行为将直接造成混凝土的磨损。
这种含砂水流的磨损从本质上看属于水砂的二相流问题，当水流中的砂粒冲刷水工建筑的混凝土固体壁面的时候，会将一部分或者是全部的能量都传递至壁面的材料，这部分能量在壁面转化成为混凝土表面的变形能，造成混凝土的磨损。
（二）混凝土空蚀
恒温状态下，液体用静力或者是动力的方式加压至某一程度便会出现充满气体或者是充满蒸汽的汽包出现，我们将这种现象称之为空化。
若液体流经区域的压强低于某个临界值，液体则会出现空化的现象，在低压区域空化的水流就会夹带大量空泡，直至流经下游区域压强相对较高的区域时，气泡会出现溃灭，并伴随约为700MPa的较大压强出现。
若气泡在水工建筑物结构边壁的表面或者是附近发生溃灭，则会对水工建筑物结构边壁的表面结构形成相对较大的冲击，进而造成对混凝土边壁的破坏，引发空蚀病害的出现。
（三）混凝土激流震动破坏
作为水利工程的重要组成部分，水工建筑基本都处于一种水流速度相对较快的水环境中，高速紊动强烈的水流，能够形成作用在水工建筑混凝土结构壁面的紊流脉动的较大压强，其合力则构成作用在机构壁面的激振力，而这种激振力则有可能造成过流边界结构的振动。
但混凝土结构所具备的抗拉强度一般都比较小，因此在长期的运行过程中，激振力则可能造成混凝土结构的疲劳破坏。
二、水工建筑物混凝土腐蚀的常用措施
一般情况下，要有效防范水工建筑物混凝土腐蚀病害的发生，水工建筑物可从结构造型、材料选择和施工技术等几个方面进行特别处理。
（一）合理设计水工建筑物的结构造型
合理地设计并选择水工建筑物的结构和造型对于提升水工建筑物混凝土抗腐蚀能力具有相对重要的意义，毕竟一旦建筑物的整体结构与造型已经形成，要通过其他方式来提升建筑物的抗腐蚀能力就相对困难，且费用的投入也会比较多。
因此，实践中，常用对水工建筑物结构与造型的合理规划来提升水工建筑物混凝土的防腐蚀能力。
（二）以材料的科学选择提升结构抗腐能力
材料的科学选择通常从两个方面进行关注，首先是合理选择抗冲蚀材料，其二则是对材料进行掺气减蚀的抗磨处理。
1.抗冲蚀材料的合理选择
目前，用与水工建筑物结构表面的抗腐蚀材料多种多样，一般来说，具备较好抗空蚀性能的材料基本都具备较好的抗磨蚀能力；当然，由于材料硬度对其抗磨蚀的性能有一定的影响作用，所以进行材料选择的时候，相关人员还必须对材料的硬度加以关注，保证材料可以具备一定的任性，以便于通过材料的韧性来吸收一部分的冲击能量，并有效减小因材料疲劳而造成的各种断裂性的破坏。
目前常见的的混凝土类的抗冲蚀材料主要有高标号混凝土、微纤维多远复合混凝土、钢纤维混凝土、聚合物混凝土、HF混凝土以及硅粉混凝土等。
2.材料掺气减蚀抗磨处理
空气水流是导致水工建筑物混凝土结构壁面空蚀破坏的重要原因，而利用人工掺气的方式来改变水流的状态，进而壁面空蚀的现代技术已经在国内外部分水工建筑物的建设工程中得到了应用，并取得了较为显著的成果。
同时，也有研究表明，人工掺气是有助于提升水工建筑混凝土边壁材料对各种含砂的高速水流的较强磨蚀侵害进行有效抵抗的。
因此，材料掺气的减蚀抗磨处理成为我国水工建筑物混凝土抗腐蚀处理的重要措施。
（三）对水工建筑物的施工技术加以规范
从施工技术上来看，水工建筑混凝土施工的质量水平决定了其抗腐蚀能力。
通常，保持水工建筑物结构壁面的平整度有助于降低腐蚀病害发生的可能性。
同时，由于不同的抗冲蚀材料对于施工技术的要求也存在一定的差异。
所以施工过程，施工人员必须对施工技术加以规范，针对不同的材料选择适宜的施工技术，依此来壁面水工建筑混凝土结构和质量隐患的存在，为水工建筑物抗腐蚀处理奠定良好的基础。
一般情况下，水工建筑设计、施工和维护工作可从以上几个方面对各种腐蚀问题进行有效防范。
但立足于实践来看，我们应以怎样的思路和策略来积极对抗水工建筑物的腐蚀病害。
三、水工建筑物混凝土腐蚀的防护思路及策略
要其实在实践中工作好对水工建筑物腐蚀问题的处理，建议从水工建筑物设计的阶段进行合理规划，通过抗腐蚀方案的确定水工建筑的形状及相应的处理技术，并对混凝土的厚度、强度、抗磨性能等具体指标进行确认，在此基础上合理选择柔性的抗腐蚀技术。
（一）合理规划水工建筑的抗腐蚀方案
抗腐蚀方案的整体规划与制定需要相关人员结合水工建筑所在地的水流条件进行合理的设计，并以此为基础对水工建筑物的体性结构材料及技术应用等问题进行合理安排。
1.抗腐蚀方案的合理规划
水工建筑的抗腐蚀处理涉及到不同学科的内容，是一项相对复杂的处理，因此其影响因素相对较多。
因此在进行水工建筑物抗腐蚀方案制定的时候，需要针对具体的工程、具体的水环境对抗腐蚀处理进行具体的分析，以便于确定最适宜的、与工程相适应的抗腐蚀方案。
但需要注意的是，规范的抗腐蚀方案是指南性的文件，并不是绝对且刚性的规定。
如若不然，在缺乏灵活性的条件下，抗腐蚀方案将失去其原有的指导意义。
2.水工建筑物结构形态选择
从水工建筑结构形态的角度上来看，若水流流速以及水流中泥沙含量相对较小的条件下，合理的水工建筑结构选择对于抵抗水流造成的腐蚀问题具有相对明显的抵抗效果。
部分条件下，只要水工建筑物在结构形态上的选择合理，即便是不考虑抗磨蚀材料的选择和设计，也可以降低腐蚀病害发生的几率。
需要注意的是，在水工建筑物中，矩形的门槽、消能工等这些局部水流流态比较复杂的部位，合理的结构设计对于降低空蚀和冲磨破坏具有至关重要的现实意义。
3.排气减蚀抗磨技术应用
实践证明，在水流流速介于35—40m/s的条件下，水工建筑物要通过对水流边界体型进行的改、建筑物的施工水平的提升或者是材料强度的优化等策略来提升建筑物整体的抗腐蚀能力存在一定困难，而且费用的支出也相对较多。
在此情况下，掺气处理则是一种较为有效且积极的方式。
而关于掺气的浓度以和减蚀长度的确定，目前还只能依靠原型观测与经验的积累来进行确认。
据林秉南教授研究表明，低于6%的掺气浓度即可对流速为40m/s的水流腐蚀进行抵抗，并可防范不平整度为2cm的混凝土的空蚀问题。
4.合理选择材料的应用
对于材料的选用，以上已经对目前用的抗腐蚀混凝土类型进行了介绍，这里不再多做解释。
需要强调的是，目前部分水工建筑物抗腐蚀处理中会根据材料看进行抗腐蚀方案的确定，这中对本工程条件不加考虑的处理方式，无法从根本上防范各种腐蚀问题的发生。
而且这种以材料为基础的抗腐蚀方案确定方式在材料的选择上一般具备较强的随意性，无法作出最经济、最有效且抗磨性能最好的材料选择，抗腐蚀效果可想而知。
因此，在材料选择时应避免这一问题的发生，根据抗腐蚀方案进行抗腐蚀材料的合理选择。
结论：
总之，在我国水工建筑体系中，腐蚀作为一种常见的病害类型，不仅仅影响着水工建筑的使用质量，同时也对水利工程整体的运行形成了一定的危害。
因此，我们必须结合实践，在明确水工建筑混凝土腐蚀病来类型及成因的基础上，加强对腐蚀病害的防治策略研究，以便于提升水工建筑混凝土抗腐蚀的能力，为我国水利工程的稳定运行和社会建设的有序推进提供良好的条件。
参考文献：
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