关于水工混凝土材料的研究

关于水工混凝土材料的研究

黄俊峰

   371323199809204013山东省临沂市276000

摘要 混凝土是水利工程中建设的重要材料。相比较普通混凝土而言，水工结构混凝土除了要满足一般结构混凝土设计强度和施工和易性要求外，还需要满足耐久性要求。影响混凝土耐久性的主要因素有原材料、结构设计、施工质量与所处环境等，其中原材料质量是水工混凝土质量控制的最主要因素。因此，本文对水工混凝土材料质量控制要点进行了阐述，指出了拌和用水、水泥、细骨料、粗骨料、掺合料、外加剂质量控制要点，可作为水工混凝土施工的重要借鉴。

关键词 水工混凝土；骨料；掺合料；外加剂

引言

从我国的水利水工部门的统计可以看出，在我国还有一部分的水工建筑工程有很严重的问题。在分析的过程中，要对相关的因素进行深入的探讨，还要考虑一些人为的因素。一般情况下，水利水工工程如果运用不当，或者是施工的时候出现差错，都会造成严重的问题，而且很复杂，修复的工作也很复杂。所以在水工混凝土材料的研究过程中要注意到如何运用先进的技术和设备，从而促进水工建筑的长远发展。

1水工混凝土与普通混凝土的差异

从混凝土的碱骨科反应的行为来考虑，水工混凝土与平常的普通混凝土存在以下方面的差异。第一是骨料粒径比较大，水工混凝土的最大骨料粒径一般是150毫米，所占的比例也比较高。但是，普通的混凝土最大的股料粒径不能超过40毫米。第二，混凝土的强度等级比较低[3]。除了在特殊部位使用的混凝土之外，水工混凝土的强度一般来说是比较低的。但是，普通混凝土的强度要比水工混凝土高一些。第三，胶凝材料用量比较少。除了一些特殊部位，水工混凝土的胶凝材料用量一般情况下都比较低一点，但是普通混凝土要比水工混凝土的胶凝材料用量高一些，甚至是水工混凝土的两倍[4]。第四，长期处于潮湿环境当中。水工建筑物比较特殊，它有大部分都是在水下，所以长期都是在饱水状态的。水工混凝土即使有一部分是在水上，也会因为建筑物的整体的体积比较大，内部的水分没有办法蒸发，所以下面的水就会扩散上来。但是对于普通的混凝土来说，大部分的建筑都是在地面以上的，它们的状态受环境的影响，很有可能并不在水下，所以和水工建筑物有较大的差别[5]。第五是寿命要求较长。对于水工建筑物来说，企业会投资很多的资金，建设起来周期也比较长，难度也比较大，所以对于建筑物要有更长的寿命，由于水工建筑物比较特殊，所以对耐久性要求比较高一点。所以要求水工混凝土寿命比较长，但是对于普通混凝土来说，要求并没有那么高。上述分析之后，在这几个方面来说，水工混凝土和普通混凝土是有很大差异的。这也会导致他们的碱骨料反应行为有很大的差距[6]。所以要对水工混凝土的技术加以高度的重视，因为水工混凝土比较容易开裂，而且它的强度要低于普通的混凝土，这就说明它的反应能力比较弱一些。对此，一定要使用更高性能的水工混凝土，不断的优化施工技术[7]。近些年来，国家也研制了很多不同强度，不同材料以及不同工艺的混凝土材料，积累了很多的实践经验并且成功地运用在了各种工程当中，突破了骨粒最大的粒径限制，形成了更加新型的混凝土制备技术。

2水工高性能混凝土的研究与应用

2.1大坝混凝土耐久性设计理念的提出。坝工混凝土设计从强度主导向耐久性设计理念转变，混凝土强度不再是唯一指标。基于耐久性设计理念，三峡工程提出了水工混凝土“低热、低缩、低弹”配合比设计原则，制定了水工混凝土配合比设计技术标准，提出了“降低水胶比，高掺优质粉煤灰，联掺高效减水剂和引气剂，严格控制总碱含量”的混凝土设计技术路线，突破了粉煤灰最大掺量的限制，不仅提高了三峡工程混凝土抗裂性能，解决了三期工程混凝土裂缝问题，而且为其后众多水利水电工程建设提供了良好的技术示范。

2.2水工碾压混凝土。20世纪70年代末最早提出了“低熟料高掺混合材碾压混凝土”的概念，经过室内研究在葛洲坝大江1号船闸下导墙左侧护坦的现场试验，证明其基本性能满足水工设计要求，并具有后期强度增长快及水化热温升低等优势。随后，参加了国家“七五”和“八五”三峡大坝碾压混凝土可行性研究科技攻关项目，以及岩滩围堰和大坝、隔河岩、万安等工程碾压混凝土的试验研究，逐步形成“低水泥熟料含量、高粉煤灰掺量、富胶凝材料、低VC值”的技术路线和配合比设计原则，成为此后国内碾压混凝土材料的主流设计方法。多个工程开展了碾压混凝土研究，在碾压混凝土配合比、凝结特性、层间结合特性、抗剪特性等方面均积累了丰富的成果。研制的低胶材用量且施工性能优良的四级配碾压混凝土，骨料最大粒径120-150mm，形成了骨料抗分离、碾压工艺和层面结合良好的四级配碾压混凝土成套施工工艺，并在沙沱水电站工程中成功应用，技术经济效益显著，属国内外首创。

2.3防渗墙塑性混凝土。塑性混凝土是具有一定强度、低弹性模量、高抗渗性和较好耐久性，能适应较大变形，具有较高抗裂能力的一种防渗墙体材料。在三峡二期围堰、苏洼龙等工程中，提出了“中强、低弹、高耐久性”的塑性混凝土设计原则，研制出了能适应百米级深厚覆盖层变形且长期防渗性能良好的塑性混凝土，对行业产生良好的示范效应。三峡工程二期围堰塑性混凝土防渗墙抗压强度.4-6mpa、初始切线弹模800-15006mpa、模强比＜200、破坏比降＞80、渗透系数＜10-8cm/s，具有良好的变形能力和抗渗能力，较好地适应了由堰体变形带来的防渗墙体较大变形及较大的水平推力，提高了防渗墙的防渗效果。

2.4水工沥青混凝土。针对茅坪溪沥青混凝土防渗心墙开展了配合比参数优选试验及性能试验，研究沥青混合料的马歇尔稳定度与流值、密度、空隙率、渗透系数等物理性能指标与配合比参数之间的关系，并对沥青含量配合比称量误差、温度变化对沥青混合料的马歇尔稳定度与流值、密度、空隙率、渗透系数、单轴应力-变关系及三轴试验参数的影响等进行了研究，与现场钻取的芯样进行对比，分析不同成型方法的压实功，为茅坪溪沥青混凝土心墙防护大坝的设计和施工提供了重要技术支撑。统一了水工沥青混凝土的试验方法。近年来为西藏拉洛、新疆奴儿、大石门、库车、昆明轿子山水库等工程开展了大量沥青混凝土的试验研究工作。

结语

水工混凝土质量控制是一个系统工程，必须从材料及其组合、工艺工法、工具设备、环境控制等多方面多环节采取综合措施。对于直接关系到国家经济建设发展和人民生命财产安全的水工建筑物质量问题[3]，从业人员应严格按照规范及上述要点控制材料质量，确保材料品质合格，并且配合比设计合理、工具使用得当、施工工艺规范、养护措施到位，才能生产出符合质量要求的水工混凝土。

参考文献

[1] 李珍,冯菁,韩炜,等. 水工建筑物混凝土新型防护材料研究与应用[J]. 长江科学院院报,2021,38(10):140-147.

[2] 张齐成. 纤维对水工混凝土裂缝修补材料性能影响试验研究[J]. 水利科技与经济,2022,28(4):132-135.

[3] 贺晶晶,周恒,狄圣杰,等. 渗透结晶材料对水工混凝土性能影响的试验研究[J]. 水利与建筑工程学报,2022,20(5):24-29.