灌区及水工建筑物新材料探讨

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1、灌区及水工建筑物新材料探讨苏红鲁张扩成张厚芹济南市邢家渡引黄灌溉管理处摘要:本文介绍了近年来水工新材料的种类和在水利工程中的应用情况，并提出了水工新材料的研究方向向着水下修补材料和快固化、防腐蚀、抗冲磨混凝土表面防护涂层发展。关键词:新型混凝土外加剂聚合物改性水泥灌浆新材料材料科学是近代工业大发展的一个支柱，作为工程材料的水泥混凝土及其相关的建筑材料在汲取各种新材料的养分而蓬勃发展。本文介绍了近年来水工新材料的种类和在水利工程中的应用情况，并提出了水工新材料的研究方向向着水下修补材料和快固化、防腐蚀、抗冲磨混凝土表面防护涂层发展。1新型混凝土外加剂二十余年来，混凝土外加剂

2、产业从无到有，从少到多得到了飞速地发展。目前我国的外加剂生产单位多数是以萘系（第二代）减水剂为原料生产复合型外加剂，这些产品都在国家、行业标准规定范围内。然而，随着工程建设向更高新技术方向的发展，对混凝土也提出了更高的要求。例如高层建筑就需要高强、高性能的泵送剂；大体积混凝土需要低的水化热温升和抗裂防水外加剂，大面积的渠道衬砌、广场混凝土要求有较好的抗拉强度和较小的收缩变形的外加剂；在炎热的夏季和日夜连续施工则需要缓凝剂；钢筋密集的构件施工或为了减少城市噪音污染，则需要自流平免振捣混凝土外加剂，等等。这些都是使用普通混凝土外加剂所做不到的。新型混凝土外加剂在山东省胶东调水

3、工程、沂沭泗河东调南下续建工程、小清河综合治理工程、河南省巩义市伊洛河五龙橡胶坝工程、济南市邢家渡引黄灌区续建工程及山东省各大水库除险加固工程等工程中得到了广泛应用，解决了许多工程中的难题。高性能引气减水剂（第二代改性）可用于配制C50以上的高强泵送混凝土、F300以上的高抗渗、高抗冻混凝土和其他特殊要求的混凝土。其基本特点为高效减水，减水率一般为20%~30%，坍落度损失小，增强效果明显，后期强度保持缓慢增长。含气量适中，延缓凝结时间，提高混凝土抗冻性和抗渗性以及针对特殊混凝土的特性。新型聚羧酸减水剂的基本特点有掺量低、减水率高，减水率可达40%以上；坍落度经时损失小，

4、预拌混凝土坍落度损失率1h小于5%，2h小于10%（200mm坍落度的混凝土，2h后坍落度仍为180mm）；增强效果显著，砼3d抗压强度提高50～110％，28d抗压强度提高40～80％，90d抗压强度提高30～60％；混凝土和易性优良，无离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。用于配制高标号混凝土时，混凝土粘聚性好且易于搅拌；含气量适中，对混凝土弹性模量无不利影响，抗冻耐久性好；能降低水泥早期水化热，有利于大体积混凝土和夏季施工；适应性优良，水泥、掺合料相容性好，温度适应性好，与不同品种水泥和掺合料具有很好的相容性，解决了采用其它类减水剂与胶凝材料相容性差的问题；低收缩，可

5、明显降低混凝土收缩，抗冻融能力和抗碳化能力明显优于普通混凝土；显著提高混凝土体积稳定性和长期耐久性。1.1引气减水剂在高性能混凝土中的应用“高强”仅仅是混凝土性能的一个方面，大量的工程实践表明，混凝土设计强度不足而导致工程破坏的实例虽有但却较为鲜见。而另一方面，许多混凝土结构尤其是处于严酷环境中的结构，由于较差的耐久性正在遭受严重的损坏。显然，用“高强混凝土”这一术语已难以描述具有较高的全面性能要求的现代混凝土。“高性能混凝土”定义的内涵主要包括以下几方面：（1）高强度；（2）高耐久性；（3）高尺寸稳定性；（4）高抗裂性；（5）高工作性；（6）经济合理性。“高性能混凝土”

6、是一种新型高技术混凝土，它是在大幅度提高普通混凝土的性能的基础上，采用现代混凝土技术，在严格的质量管理的条件下制成，除了水泥、集料和水以外，必须掺加足够数量矿物外加剂和化学外加剂。高性能混凝土技术途径见图1。1.2引气减水剂在高掺量粉煤灰混凝土中的应用国外从上世纪30年代，国内从上世纪50年代开始在混凝土中应用粉煤灰，但主要目的仅出于经济性考虑（节约少量的水泥）。随着水工大坝大体积混凝土结构和高强混凝土的发展（混凝土的热裂问题），大掺量粉煤灰成了物尽其用的最佳选择，其掺用比例高达50%。但是国家标准中对素混凝土中掺加粉煤灰确做了严格的限制，规范上限为15%。通过在渠道衬砌

7、用素混凝土板中高掺35%的粉煤灰进行研究发现，利用化学激发的方法大掺量粉煤灰混凝土能够满足C30、F200渠道衬砌混凝土的设计要求，且90天龄期耐磨性能与普通混凝土相当，而且大大降低了单方混凝土材料价格，提高了混凝土衬砌板的体积稳定性，符合国际社会对环境保护呼声日高的发展趋势。也与一些专家提出“某些规范中对粉煤灰用量所设的限制偏于保守”的说法不谋而合。“高掺量粉煤灰混凝土”定义在国内外文献中均难以找到，清华大学的覃维祖教授曾对其提出过三点意见。个人认为，为了避免把高掺量粉煤灰混凝土简单地理解为粉煤灰掺量较大的混凝土，而有可能导