新型混凝土材料在水利施工中的应用研究

2015-11-26潘卫凯霍中元江苏省洪泽湖水利工程管理处

河南水利与南水北调 2015年20期

□韦勇 □潘卫凯 □王伟 □霍中元（江苏省洪泽湖水利工程管理处）

0 前言

我国河流湖泊众多，水利工程建设频繁。特别是近年来，随着环境气候的改变和社会经济发展的需要，水利建设成为确保我国农业生产和城市发展的重要工作。同时，由于我国地域广袤，各地的气候和水量分布有很大的差距，很多城市和农业用水紧缺，这就需要加强水利工程的建设工作。现代水利工程，往往规模大，施工难，如南水北调工程，在由南到北的水利建设中，地形地势各不相同，给水利建设增加了技术难度和质量要求。新型混凝土材料的技术更为先进，材质更加轻便，稳固性、防腐蚀性更强，与传统的混凝土材料相比，更符合当前我国对水利施工的质量要求。

1 新型混凝土材料概述

1.1 成分

新型混凝土与传统混凝土相比，具有更高的耐久度和强度。在混凝土配制过程中使用粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉等矿物掺和料替代部分水泥作胶凝材料。这些材料的使用配合相关制作技术，可以使新型混凝土内部材料的凝结更为紧密，减弱水分对混凝土的渗透，降低水分对混凝土结构的腐蚀性。水利工程建设中，受水文环境和水质条件的影响，混凝土的腐蚀和渗透是水利工程的一大难题，新型技术材料的使用，大大降低了工程中的渗透、腐蚀问题。

1.2 种类

1.2.1 纤维混凝土

纤维混凝土又分为钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土等多种类型，用钢纤维、玻璃纤维、碳纤维等组成相应的纤维束，代替传统混凝土材料中的钢筋材料。与传统混凝土相比，造价更加低廉，却极大提高了传统混凝土的抗拉强度和极限延伸率。

1.2.2 轻质混凝土

轻质混凝土，也称泡沫混凝土，在制作过程中将空气、氧气等气体引入混凝土浆体中，使它们在混凝土中形成很多细小的封闭气孔。由于存在大量密集的气孔，这种混凝土的质量清、密度小，在实际使用还具有良好的保温功能。此外，轻质混凝土在制作过程中还可以充分利用工业废料，促进环保。

1.2.3 高性能混凝土

高性能混凝土，就是指在提高普通混凝土性能的基础上生产的具有更高耐久、防腐蚀等性能的混凝土。由于高性能混凝土的生产工艺更加先进，在生产时所采用的材料增加了对抗压性、抗渗性的要求，高性能混凝土能够在施工过程中，对水利工程的结构功能和施工工作提供更大的灵活性和技术性的满足，在降低工程成本的基础上延长水利工程的使用年限。

2 新型混凝土材料在水利施工中的应用

2.1 可塑性和和易性强的混凝土的使用

混凝土含水量和成分搭配的不同，对混凝土在具体水利施工中的可塑性和和易性有很大的影响。特别是在水利工程的建设中，混凝土的使用受到水分因素影响较大，这对混凝土的配制过程中的水灰比、材料品种以及在制造过程中的温度、时间等都有更高的要求。

水利工程防渗施工中，凝胶材料碾压混凝土的应用是最为常见的防渗措施之一，但是水利工程建设过程中，坝体施工工作展开困难，比如洪泽湖水利建设过程中，由于受到洪泽湖周边环境和地处淮河下游的特殊地理条件的影响，坝体施工开展困难。在此条件下，使用可塑性、和易性较强的混凝土材料对坝体进行浇筑和封闭，可以有效保证水利工程的质量和进度。

2.2 聚丙烯纤维混凝土的使用

聚丙烯纤维混凝土的干缩量小、初凝效果好。在水利工程施工中，一般都会在混凝土浇筑过程中加入一定的钢筋网络，从而保证混凝土的整体性和稳固性，但是工程技术复杂，成本较高。聚丙烯混凝土的造价更加低廉，在实际工程中又可以替代钢筋的作用，而且由于聚丙烯材料的粘稠性能，在实际工程中对混凝土的整体性和稳固性都有极大的提升作用，而且对坝体的防渗能力有着很好的效果。

2.3 钢纤维混凝土的使用

以洪泽湖为例，洪泽湖地区受季风气候的影响，雨量充沛，特别是夏季，降雨量大，多大暴雨，同时，洪泽湖周边的河流众多，水利工程特别容易受到水流的冲击。这对洪泽湖地区的水利工程的抗磨损、抗冲击性能提出了更高的要求。在水流量大，水流冲击较强的工程区域，一般都会使用钢纤维混凝土提高水利工程的抗磨损性能，增强其对于水流冲蚀以及气蚀的抵抗能力。但是相对而言，钢纤维混凝土的造价较高，而且施工难度大，对于施工单位的专业素质有着相对严格的要求。

2.4 碾压混凝土

碾压混凝土一般用于大体积混凝土结构的施工，如水工大坝等。在施工中，碾压混凝土的浇筑机具与普通混凝土存在很大的区别，例如，在平整施工中，使用推土机；在振捣施工中，使用碾压机；在切缝处理中，采用切缝机。相比之下，碾压混凝土的整个施工过程机械化程度高，施工效率高，不仅施工周期可以缩短，也可以有效减少水泥和水的用量，减少工程的施工成本。

2.5 重视水利工程混凝土中掺合料的应用

水利工程建设过程中，具体的施工地点，不同区域的施工措施和施工要求各有不同。如洪泽湖地区的水利工程，由于入湖水系多，且入湖水系受季节性降水的影响水量变化大。这给洪泽湖地区的不同水利建设提出了不同的要求，在具体的混凝土使用上，也要针对这些水利工程的不同，采用不同性能和材料的混凝土。如水闸建设要注意水闸的耐冲击、耐磨损性能，在长期的使用中保持稳定性，这就可以考虑钢纤维混凝土的使用。而在一些水库地区可以适当采用聚丙烯纤维混凝土，提高水库的方渗水性能。

3 洪泽湖地区水利工程建设特殊性对新型混凝土材料的要求

洪泽湖是我国的第四大淡水湖，但是水域面积随水位波动较大，同时也是“南水北调”工程东线部分的过水通道。由于流域降水的时空分布不均，洪泽湖湖区地表径流季节变化十分明显，汛期湖水上涨，在特大洪水年份，很容易泛滥成灾；湖区枯季水量较少，枯水年份又极易形成旱灾。一年中，径流分配以夏季最多，冬季最少。在地势上，洪泽湖西高东低，北高南低，湖盆由西北向东南倾斜。在具体的水利工程规划建设中，需要充分掌握洪泽湖的水量分布、地势特点，在施工过程中，根据不同的建设要求，合理采用新型混凝土，提高洪泽湖地区水利建设的质量和性能。

4 结语

水利工程的建设过程中，由于工程建设要求的不同，在对新型混凝土材料的使用上也有不同，很多新型混凝土的制作环节也是各不相同的，这增加了混凝土选择使用的困难。在具体的施工环节中，根据不同的施工、质量要求，要采取合理的科学管理和施工方法，保障水利工程设施的科学化和稳固性。洪泽湖作为我国东部地区农田水利灌溉和防汛防旱以及南水北调工程的重要水域，其水利工程建设对混凝土材料的要求也更高，在具体的施工过程中，要多对工程进行科学分析，对混凝土材料谨慎选择，保障水利工程发挥其重要价值，促进我国水利事业的科学化、现代化发展。