影响水工混凝土性能的因素

□兰振虎（伊犁花城勘测设计研究有限责任公司）

0 引言

水工混凝土用途不同，技术要求也不同，水工混凝土是水利工程中最主要的建筑材料，因此，提高水工混凝土性能才能使水利工程发挥更大作用。

1 影响水工混凝土性能的因素

1.1 水泥

水泥的强度和性能是影响水工混凝土性能的重要因素。水泥的水化速度、需水量、水泥细度等都会影响到混凝土的性能。理论上讲，水泥颗粒度越细，水化反应就越迅速，早期强度就越高，然而，同时也要控制水泥细度，如果水泥颗粒度过大，后期混凝土的体积收缩率也会增大，就会对混凝土结构的稳定性造成影响，一旦水泥结构发生开裂、破坏等，混凝土的抗冻性、抗渗性和稳定性就会受到破坏，影响工程质量。

1.2 集料

集料本身的抗冻性会影响整个混凝土的性能。常用的集料有天然砂、人工砂以及两者的混合物。集料的选择对于混凝土的抗渗、抗冻等都有一定影响。集料的质量会影响混凝土性能，主要包括：碎石强度、压碎值、混凝土含泥量和颗粒级配。大体积混凝土为了降低用水量和水泥用量会使用大砾石，而石头的压碎值则直接影响着混凝土的强度及变形情况。

1.3 外加剂

混凝土中的外加剂主要有2种:引气剂和减水剂。①引气剂。引气剂的作用是降低水的表面张力，使混凝土内部产生微小、稳定的气泡，从而使整个混凝土结构更加稳定，当混凝土因为冻结产生膨胀压力时，这些小气泡就可以起到缓解作用，降低膨胀对混凝土结构产生的破坏，这些气泡还可以阻止外界水分的侵入，从而减少水饱和度，起到抗冻作用。②减水剂。减水剂是目前混凝土工程中应用较多的一种外加剂，它可以有效减少混凝土配比时的单位用水量，并能使混凝土的稠度达到要求，从而提高混凝土整体性能。混凝土在硬化后孔隙率和孔径的大小是影响其质量的重要因素，而孔隙率和孔径大小是由混凝土拌和物的水灰比来决定的，当水灰比从0.40升到0.80时，相应的渗透系数也就增大了100倍以上，此时，利用减水剂，可以增加水泥颗粒间的相互吸附性，并且能有效阻碍颗粒间的凝絮作用，使混凝土颗粒间的稳定性更高，同时还能有效减少拌和用水量。

1.4 含气量

混凝土结构的含气量影响着混凝土的抗冻性能。混凝土结构中存在一定的气泡是正常现象，但是气泡应保持一定的大小，且不互相连接，在混凝土中均匀分布。气泡过大会导致混凝土结构不稳定，影响其抗冻性。而气泡间距也是影响混凝土抗冻性能的关键，理论上来说，对于同一强度等级的混凝土来说，气泡间距越大，其耐久性能就越低。因此，控制其气泡间距也极其重要。

1.5 水灰比

水灰比是影响整个混凝土结构性能的重要因素。同类混凝土，其水灰比越小，强度就越高，抗冻性也就越好。这也就是为什么很多混凝土工程中添加减水剂来减少用水量和含气量，提高混凝土稳固性的原因。通常情况下，降低水灰比有2种方法：第一种方法是用水量不变，增大水泥用量；第二种方法是水泥用量不变，减小用水量。用水量不变，增大水泥用量的办法会导致成本的增加，所以很多工程中并不采用。而第二种方法是提高混凝土性能应用较广的方法，这种方法可以通过添加减水剂，使混凝土在水泥用量不变的情况下，减少用水量、降低水灰比，从而提高混凝土的整体性能。

1.6 混凝土的搅拌、浇筑和养护等过程对混凝土性能的影响

混凝土在搅拌过程中，水灰比配合不平衡、集料称重不准、集料搅拌顺序颠倒、搅拌不均匀等都会使混凝土的性能发生改变。如果浇筑过程中，混凝土发生离析现象，但是没有进行及时弥补，会导致混凝土强度不够，从而影响建筑效果。另外，在进行混凝土工程养护时，如果没有按照规范要求进行养护，很有可能导致混凝土在浇筑完成后发生开裂、渗透等现象，影响工程质量。养护时间不够也会降低混凝土质量效果。

2 水工混凝土性能上存在的问题

2.1 裂缝

水工混凝土工程出现裂缝是工程中常见的问题，主要有结构裂缝、温度裂缝、冷裂缝和沉降裂缝等，出现这些裂缝的原因既有工程建设过程中施工技术和施工工艺的影响，同时也有自然环境的影响等。①结构裂缝。产生结构裂缝的原因主要是局部应力过于集中，应力超过了当时混凝土能承受的最大抗拉强度，于是就产生了裂缝。②温度裂缝。高强度的混凝土通常需要的水泥量较大，于是大面积的水化反应使混凝土的温度也相对升高，当这些温度不能很好的释放就进行施工，会出现温差，导致混凝土结构的开裂。另外，在夏天进行混凝土施工时未采取必要的降温、养护措施也会使混凝土出现温度裂缝。③施工裂缝。施工裂缝主要是混凝土工程建设过程中人为原因造成的。在进行大面积混凝土浇筑时，往往混凝土铺设面积较大，但后期的工程养护没有跟上，就造成了工程的开裂。另外，浇筑时间过长，两次浇筑之间相隔时间过久也是导致混凝土开裂的原因。④沉降裂缝。沉降裂缝主要是在工程施工前对施工场地的调研不够准确造成的，没有准确发现施工场地地下水情况，导致混凝土工程在长期使用过程中发生基础沉降。

2.2 混凝土内部不严密，浇筑不科学

造成这种情况的原因主要是：混凝土砾石颗粒较大，不能完全渗入；泥浆并不能形成有效包裹；水灰配合比偏小，水泥砂浆过稀，产生离析现象；下料角度太高，浇筑不严密。

3 提高水工混凝土性能的措施

3.1 合理进行原料配比，保证浇筑原料合格

不仅要考虑到混凝土采用的水泥品种以及集料的品种等，还要充分了解混凝土工程的特性，并且针对工程建设中的特殊要求进行相应设计。要充分测试材料的性能和建筑结构等，在水泥质量、集料选择、外加剂选择上进行充分合理考虑。在进行混凝土配制时，要严格按照有关工程建设要求进行水灰比的调配，防止离析现象的发生。对于耐久性混凝土工程来说，必须要将含气量控制在一定范围内，保证混凝土强度和稳定性。

3.2 施工过程中混凝土质量的控制

混凝土是多个工种共同结合的产品，无论是集料、设备、养护、温控还是水泥质量、水灰比等都会影响着混凝土的质量，因此，为保证混凝土性能，必须要在施工过程中建立一定的施工规范，以保证混凝土质量。首先，要对施工材料和设备进行必要检查，发现不合格产品不准进行施工，设备要保证安全稳定运行。其次，加大对施工重点、难点的检查，只有保证了重点、难点建设的完善，才能真正保证施工质量。另外，还要规范施工环节，无论是水灰配比、搅拌顺序、添料顺序、外加剂添加比例等都要严格把关，防止混凝土强度不够。同时还要注意的是：在振捣混凝土时，要安排专门人员进行指导，保证混凝土的振捣效果，使水灰结合更加全面，从而提高混凝土的整体特性。在混凝土浇筑过程中，要坚持严密的原则，对于施工重点、难点部分可以放缓浇筑速度，确保浇筑严密，以防因浇筑不严密发生断裂现象。

3.3 做好防护工作，保护工程质量

在混凝土浇筑完成后，为防止裂缝的产生，要做好混凝土表面的防护工作，采取必要的保温和冷却措施，防止产生温度裂缝。另外，也要做好湿养护，及时对混凝土表面进行洒水，防止混凝土因干缩而产生应力集中、裂缝，这些措施都能有效降低混凝土出现裂缝的几率。同时，要做好巡查和抽样检查工作，在发现混凝土表面出现开裂等问题时要及时进行修补，防止裂缝的扩大。

4 结语

由于各种原因，水工建筑物在施工期间、使用期间都会不可避免的出现质量缺陷，这就要求相关设计施工人员在进行混凝土生产的过程中严把质量关，将“工程质量”放在工程建设首位，切实提高水工混凝土的质量。因此，在水工混凝土生产过程中，要合理进行配比，做好设计研究，根据实际情况进行工程建设，同时也要采取必要的养护措施和急救措施，消除工程建设中存在的质量问题和安全问题，真正提高水工建筑的质量。只要这样才能最大限度发挥工程项目的功能，取得最大经济效益。

[1]肖延亮,李光伟,张洋.水工混凝土抗渗性能的影响因素探讨[J].水电站设计,2013（1）.

[2]林岩,姜明武.水工混凝土质量控制[J].现代商贸工业,2013（7）.

[3]戈雪良,曾力,方坤河,刘冬梅.磷渣粉对水工混凝土性能的影响[J].水力发电学报,2008（2）.

[4]刘数华,曾力.新型掺合料对水工混凝土性能的影响[J].水力发电学报,2011（2）.

[5]唐婧媛,岳福波,张恒渤.浅析减水剂对水工混凝土性能的改善[J].吉林农业,2012（2）.

[6]侯新月,徐明革.影响水工混凝土抗冻性能的因素及改善措施[J].黑龙江水利科技,2009（2）.