水工混凝土

水工混凝土

姓名:陈林海学号:131601206指导老师:张鸣

[摘要]文章对水工混凝土作出了详尽和全面的阐述，从概念入手，对其发展历史，原材料，配合比设计方法，技术性能，常见问题与解决方法等方面着重介绍，加深大家对水工混凝土的认识和理解。

[关键词]水工混凝土发展历史原材料配合比设计方法技术性能常见问题与解决方法

[引言]水工混凝土是指经常性或周期性地受水作用的建筑物（或建筑物的一部分）所用的并能保证建筑物在上述条件下长期正常使用的混凝土。

常用于水上、水下和水位变动区等部位。因其用途不同,技术要求也不同:常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。长期的施工实践证明，在水工混凝土中掺入具有减水、缓凝及增加耐久性的外加剂，如木质素磺酸盐减水剂、糖蜜塑化剂、松香皂引气剂（在有抗冻性要求的地区或部位必须掺入），以及掺入适量的优质掺合料，如粉煤灰等，对改善混凝土拌合物的和易性及提高耐久性都具有明显效果。

本文将从水工混凝土的发展历史、原材料、配合比设计方法、技术性能、常见问题与解决方法这五个方面来分析这种建筑材料。

[正文]

一．水工混凝土的发展历史

20 世纪30 年代，美国着手建设坝高211m 的胡佛坝，对水工混凝土进行全面研究，形成了一套完整的水工混凝土材料配制体系和柱状法坝体浇筑技术，实现了创世纪的技术创新。自1936 年胡佛坝建成半个多世纪，水工混凝土技术又有了很大发展，其中主要有: ①在水工混凝土中掺入掺和料、引气剂和减水剂; ②

提高混凝土的耐久性; ③采用更有效的温控措施; ④采用不分纵缝的通仓浇筑法;

⑤发展强力高频振动设备。至20 世纪70 年代，国际上提出了混凝土坝快速施工的讨论，一改过去坝体惯用的柱状法浇筑技术，将土石坝施工大型机械水平摊铺和碾压技术引入混凝土坝施工，而形成碾压混凝土筑坝技术，将

混凝土坝建设工期缩短一半，而造价减少1 /4 ～1 /5。

水工混凝土作为混凝土的一种，在最近几十年内得到很大的发展。混凝土结构是在19世纪中期开始得到应用的，由于当时水泥和混凝土的质量都很差，同时设计计算理论尚未建立，所以发展比较缓慢。直到19世纪末以后，随着生产的发展，以及试验工作的开展、计算理论的研究、材料及施工技术的改进，这一技术才得到了较快的发展。目前已成为现代工程建设中应用最广泛的建筑材料之一。

在19世纪末20世纪初，我国也开始有了钢筋混凝土建筑物，如上海市的外滩、广州市的沙面等，但工程规模很小，建筑数量也很少。解放以后，我国在落后的国民经济基础上进行了大规模的社会主义建设。随着工程建设的发展及国家进一步的改革开放，混凝土结构在我国各项工程建设中得到迅速的发展和广泛的应用。

混凝土结构在水利工程、桥隧工程、地下结构工程中的应用也极为广泛。用钢筋混凝土建造的水闸、水电站、船坞和码头在我国已是星罗棋布。如黄河上的刘家峡、龙羊峡及小浪底水电站，长江上的葛州坝水利枢纽工程及正在建设的三峡工程等。而水工混凝土则在这些水利工程中起到了至关重要的作用。

从几十年的发展过程和今后的发展趋势来看,国外水工混凝土的中心研究课题是:在保证或改善质量的前提下,采取各种有效措施,合理地降低水泥用量,减少发热量,降低最高温升,提高抗裂性和耐久性,革新施工方法和设备,加快施工进度,

降低工程造价,以便安全、经济、快速地进行水工建设。长期以来,温度裂缝一直威胁着大体积混凝土的整体性和安全性,是混凝土快速连续施工的障碍,也是降低混凝土造价、缩短工期的最大障碍。为了解决这一问题,许多国家从各个方面进行了大量的工作,大致可以归纳为两方面的问题:一是从组成混凝土材料方面研究解决,二是改革施工工艺。

二．水工混凝土的原材料

近代科学技术的进步使筑坝技术对混凝土工程有新的更高的要求, 如水工混

凝土应满足抗压、抗拉、抗渗、抗冻、抗裂、抗冲耐磨和抗侵蚀等要求。《规范》中要求采用新技术、新工艺、新材料和新设备。很多方面要通过原材料的选用和控制来达到设计要求。

2.1 水泥

水泥是水利水电工程混凝土结构的主要建筑材料。水工建筑物在不同的环境下对水泥的品种质量有不同的要求。众所周知，硅酸盐水泥熟料含有四种主要矿物，它们所占成分比例不同将影响水泥的性能，致水泥水化速度、水化热、强度都不相同。水工建筑物大体积混凝土使用的水泥熟料中铝酸三钙（C3A）含量过高，混凝土的抗磨性差、干缩率大、水化热高、脆性大，所以水工建筑物的施工还要控制水泥熟料中的铝酸三钙（C3A）含量。降低混凝土水化热、收缩率，减少水泥熟料中铝酸三钙（C3A）含量，可提高混凝土的抗裂和抗耐磨性能。对于不同要求的水工建筑物，水工混凝土中所用水泥要求不同，如大体积混凝土常用中低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等；环境水对混凝土有侵蚀时，应根据侵蚀类型及程度采用高抗硫酸盐水泥、中抗硫酸盐水泥、硅酸盐水泥掺30%以上的Ⅰ或Ⅱ粉煤灰。水泥细度对水泥的水化速度、水泥的需水量、放热速度以及强度都有较大影响，水泥颗粒愈细，水化反映越快而且充分，水泥早期强度也越高，但是水泥颗粒越细，其发热量也越大，而且放热速度快，体积收缩率大。目前我国大多数水泥磨的比较细、早期强度高、水化热大、混凝土的自收缩和干燥收缩大，水泥中的粗颗粒减少，就会减少稳定体积的未水化颗粒，因而影响到混凝土的长期性能。水泥细度还会影响混凝土的抗冻性、抗裂性，水泥细度对水工建筑物大体积混凝土施工质量的影响更为明显。

2.2 掺和料

掺和料在水工混凝土中广泛使用，包括粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉、磷渣粉、火山灰等活性掺和料及石灰石粉、凝灰岩粉等非活性掺和料。粉煤灰是水工混凝土最常用的掺和料。众多大型水利水电工程同时建设，优质粉煤灰供不应求。某巨型水电站的粉煤灰供应厂家多达11个，另一巨型水电站曾在同一个浇筑仓面上使用2个厂家的粉煤灰。某巨型水电站使用两种不同厂家的I级灰时，达到同样的含气量所需的引气剂掺量相差一倍。在中小型水利水电工程中，用准I级灰或II 级灰的情况比较普遍。这对混凝土的用水量、坍落度及其损失、含气量都带来明

显影响。

2.3 砂石骨料

水利水电工程由于混凝土方量大、浇筑强度高，砂石骨料必须就地取材；出于经济和环保考虑，很多时候需要使用坝基和洞室的开挖料。这导致不同工程所用骨料母岩不断出现新品种，不同母岩或者不同开采部位的同一母岩的岩性变化范围很大，这给施工质量控制带来难度。多个工程在施工过程中出现骨料加工能力不足的情况，只好天然骨料和人工骨料混合使用，或交替使用，或不同人工骨料交替使用，也带来混凝土质量控制问题。部分工程采用皮带机长距离运输人工骨料。这减少了骨料运输过程中由于转运、跌落所产生的逊径量，但尚未解决运输过程中的温度回升（比汽车运输的运输时间长、温度回升高）、防雨（造成含水率波动）、生产和到下料仓环节造成含粉量（俗称裹粉）增多。

骨料分为粗细两种:

对于粗骨料，石料的质量对混凝土性能的影响主要有以下几个方面：

①颗粒级配：碎石的级配对于混凝土的和易性、强度、抗渗性、抗冻性以及经济性等都有一定的影响。级配良好的碎石，可以配出水泥用量较低的混凝土。碎石粒径越大需要湿润的比表面积越小，大体积混凝土应尽量采用较大粒径的石子，可以降低砂率、混凝土用水量与水泥用量，提高混凝土强度，减少混凝土升温及干缩裂缝。

②含泥量及泥块含量：泥在混凝土中其比表面积大、吸水性大、体积不稳定，吸水湿润时膨胀，干燥时收缩；黏土含量多对混凝土强度、干缩、徐变、抗渗、抗冻融及抗磨损等均产生不良影响。

③碎石强度和压碎值：石子的强度和压碎值指标直接影响混凝土的强度和变形性能，对高强度混凝土的影响更为明显。对于细骨料，水工混凝土常用的细骨料有天然砂（河砂、山砂等)、人工砂及混合料（人工砂与天然砂混合而成）等三种。砂料的品质对水工混凝土性能的影响主要有以下几个方面：

①颗粒级配：砂的颗粒级配合理与否直接影响到混凝土拌合物的稠度。合理的砂粒级配，可以减少拌合物的用水量，得到流动性、均匀性及密实性较好的混凝土，同时可以降低水泥用量。

②细度模数：砂的细度模数是衡量砂子粗细程度的重要参数，人工砂的细度模数

为2.4-2.8，天然砂的细度模数为2.2－3.0，用此模数砂子拌制的混凝土和易性、均匀性较好，强度也较高。

③含泥量及泥块含量：砂中的含泥若包裹在砂表面，不利于砂与水泥的黏结，将会影响混凝土强度及耐久性，若含的泥是以松散颗粒存在，由于其颗粒细与表面积大，会增加混凝土的用水量，特别是黏土的体积不稳定，干燥时收缩、潮湿时膨胀，对混凝土有干湿体积变化效应的破坏作用。

2.4 外加剂

在拌制混凝土时掺入少量外加剂，以改善混凝土的性能。水工混凝土掺入引气、减水功能的外加剂有改善混凝土拌合物性能，提高混凝土的流动性，改善和易性，降低耗能和改善劳动条件的作用。水工混凝土掺入各种减水剂，在维持拌合物和易性与胶凝材料不变的条件下，可降低用水量，减少水灰比，提高混凝土强度。掺入引气剂还可以提高混凝土抗冻性能，水工混凝土中，由于游离水的蒸发和温度变化，形成不均匀的温度场，产生温度应力而引起混凝土收缩，导致其体积不稳定。混凝土中掺入膨胀剂可以提高混凝土的体积稳定性，有效补偿收缩变形。

三．水工混凝土配合比设计方法

1．基本原则

①水工混凝土配合比设计，应满足设计与施工要求，确保混凝土工程质量且经济合理。

②进行混凝土配合比设计时，应收集相关工程设计资料，明确设计要求：1.混凝土强度等级及强度保证率。2.混凝土的抗渗、抗冻等级和其他性能指标。3.混凝土的工作性。4.骨料的最大粒径。

③进行混凝土配合比设计时，应收集有关原材料的资料，并按有关标准对水泥、掺合料、外加剂、砂石骨料、拌和水等性能进行检验，并符合标准要求。

2．混凝土配合比的计算

①计算配置强度：

f cu,0=f

cu,k

+tσ

式中： f

cu,0

——混凝土配制强度（MPa）；

f

cu,k

——混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值（MPa）；

t——保证率系数，

σ——混凝土强度标准差（MPa）。

保证率和保证率系数的关系

保证率P(%) 70.0 75.0 80.0 84.1 85.0 90.0 95.0 97.7 99.9

保证率系数t 0.525 0.675 0.840 1.0 1.040 1.280 1.645 2.0 3.0

混凝土抗压强度标准差σ，宜按同品种混凝土抗压强度统计资料确定，

当无近期同品种混凝土抗压强度统计资料时，σ值可按下表取用。

设计抗压强度（MPa）≤15 20～25 30～35 40～45 50

标准差σ 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 ②选定水胶比

根据混凝土配置强度计算水胶比：

W/(C+P)= A×f

ce / (f

cu,0

+ A×B×f

ce

)

式中：A 、B——回归系数；A=0.46、B=0.07

f

cu,0

——混凝土配制强度(MPa)。

f

ce

——水泥28天抗压强度实测值(MPa)。

根据《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001对最大水胶比的限值，选取3～

5个水胶比。

水胶比最大允许值

部位严寒地区寒冷地区温和地区上、下游水位以上（坝体外部）0.50 0.55 0.60

上、下游水位变化区（坝体外部）0.45 0.50 0.55

上、下游最低水位以下（坝体外部）0.50 0.55 0.60

基础0.50 0.55 0.60

内部0.60 0.65 0.65

受水流冲刷部位0.45 0.50 0.50 注：在有环境水侵蚀情况下，水位变化区外部及水下混凝土最大允许水胶比(或水灰比)应减小0.05。

③选取混凝土用水量

应根据骨料最大粒径、坍落度、外加剂、掺合料及适宜的砂率通过试验确定。当无试验资料时，其初选用水量可按下表选取。

常态（普通）混凝土初选用水量表单位：kg/m3

混凝土坍落度

卵石最大粒径碎石最大粒径

20mm 40mm 80mm 150mm 20mm 40mm 80mm 150mm

10～30mm 160 140 120 105 175 155 135 120 30～50mm 165 145 125 110 180 160 140 125 50～70mm 170 150 130 115 185 165 145 130 70～90mm 175 155 135 120 190 170 150 135

注1：本表适用于细度模数2.6～2.8的天然中砂。当使用细砂或粗砂时，用水量需增加或减少3～5 kg/m3；

注2：采用人工砂，用水量增加5～10 kg/m3；

注3：掺入火山灰质掺合料时，用水量需增加10～20 kg/m3；采用Ⅰ级粉煤灰时，用水量可减少5～10 kg/m3；

注4：采用外加剂时，用水量应根据外加剂的碱水率作适当调整，外加剂的减水率应通过试验确定。

注5：本表适用于骨料含水状态为饱和面干状态。

④选取最优砂率

最优砂率应根据骨料品种、品质、粒径、水胶比和砂的细度模数等通过试验

选取。即在保证混凝土拌和物具有良好的粘聚性并达到要求的工作性时用水量最

小的砂率。

⑤石子级配的选取

石子最佳级配（或组合比）应通过试验确定，一般以紧密堆积密度最大、用

水量较小时的级配为宜。

⑥外加剂掺量

外加剂掺量按胶凝材料质量的百分比计，应通过试验确定，并符合国家和行

业现行有关标准的规定。

⑦掺合料的掺量

掺合料的掺量按胶凝材料质量的百分比计，应通过试验确定，并符合国家和

行业现行有关标准的规定。

⑧有抗冻要求的混凝土，应掺用引气剂，其掺量应根据混凝土的含气量要求通过

试验确定。混凝土的含气量不宜超过7%。

⑨混凝土各组成材料的计算

混凝土的胶凝材料用量(m

c ＋m

p

)、水泥用量m

c

和掺合料用量m

p

按下式计算：

m c ＋m

p

＝m

w

/[w/(C+P)]

m c ＝(1-P

m

) (m

c

＋m

p

)

m p ＝P

m

(m

c

＋m

p

)

每立方米混凝土中砂、石采用绝对体积法按下式计算

V

s,g =1-[m

w

/ρ

w

+m

c

/ρ

c

+m

p

/ρ

p

+α]

m

s = V

s,g

S

v

ρ

s

m g = V

s,g

(1-S

v

)ρ

g

式中：V

s,g

—砂、石的绝对体积，m3

m

w

—每立方米混凝土用水量，kg

m

c

—每立方米混凝土水泥用量，kg

m

p

—每立方米混凝土掺合料用量，kg

m

s

—每立方米混凝土砂料用量，kg

m

g

—每立方米混凝土石料用量，kg

P

m

—掺合料掺量

α—混凝土含气量，%。

S

v

—体积砂率，%

ρw—水的密度kg/m3

ρc—水泥密度kg/m3

ρp—掺合料密度kg/m3

ρs—砂料饱和面干表观密度kg/m3

ρg—石料饱和面干表观密度kg/m3。

列出混凝土个组成材料的计算用量和比例，各级石料用量按选定的级配比例计算。

3．混凝土配合比的试配、调整和确定

①混凝土配合比的试配

按计算的配合比进行试拌，根据坍落度、含气量、泌水、离析等情况判断混凝土拌和物的工作性，对初步确定的用水量、砂率、外加剂掺量等进行适当调整。用选定的水胶比和用水量，变动4～5个砂率每次增减1%～2%进行试拌，坍落度最大时的砂率即为最优砂率。用最优砂率试拌，调整用水量至混凝土拌和物满足工作性要求。然后提出混凝土试验用配合比。

混凝土强度试验至少采用3个不同水胶比的配合比，其中一个应为确定的配合比，其他配合比的用水量不变，水胶比依次增减，变化幅度为0.05，砂率可相应增减1%，当不同水胶比的混凝土拌和物坍落度与要求值的差超过允许偏差时，

可通过增减用水量进行调整。

根据试配的配合比成型抗压试件，标准养护至规定龄期进行抗压强度试验。根据试验得出的抗压强度与其对应的水胶比的关系，用作图法或计算法求出与混凝土）相对应的水胶比。

配置强度（f

cu,0

②混凝土配合比的调整

按试配结果，计算混凝土各组成材料用量与比列

按确定的材料用量计算每立方米混凝土拌和物的质量。

按公式计算混凝土配合比校正系数：

δ=m c,t/m c,c

式中：δ—混凝土配合比校正系数；

m

—每立方米混凝土拌和物的质量计算值，kg；

c,c

—每立方米混凝土拌和物的质量实测值，kg；

m

c,t

按校正系数δ对配合比中每项材料用量进行调整，即为调整的设计配合比。

③混凝土配合比的确定

当混凝土有抗冻、抗渗和其他技术指标要求时，应用满足抗压强度要求的设计配合比，进行相关性能试验。如不满足要求，应对配合比进行适当调整，直到满足设计要求。

在使用过程中遇到下列情况之一时，应调整或重新进行配合比设计：

1）对混凝土性能指标要求有变化时。

2）混凝土原材料品种、质量有变化时。

④混凝土碱含量的计算方法

中热水泥混凝土碱含量：

混凝土中碱含量（kg/m3）=中热水泥碱含量（%）×水泥用量（kg/m3）+0.2×粉煤灰碱含量（%）×粉煤灰用量（kg/m3）+外加剂中碱含量（%）×外加剂用量（kg/m3）低热水泥混凝土碱含量：

混凝土中碱含量（kg/m3）=低热水泥熟料中碱含量（%）×水泥熟料用量（kg/m3）+0.5×矿渣中碱含量（%）×矿渣用量（kg/m3）+0.2×粉煤灰碱含量（%）×粉煤灰用量（kg/m3）+外加剂中碱含量（%）×外加剂用量（kg/m3）。

四．水工混凝土的技术性能

水工混凝土的技术性能有如下几点：

1.和易性

水工混凝土拌和物的和易性是指混凝土拌和物易于施工操作(搅拌、运输、浇筑、捣实)，并能获得质量均匀、成型密实的性能，又称工作性。和易性是一项综合的技术性质，包括流动性、黏聚性和保水性等方面的含义。影响混凝土拌和物和易性的主要因素包括单位体积用水量，砂率，组成材料的性质、时间和温度等。

①流动性是指混凝土拌合物在自重或机械（振捣）力作用下能产生的流动并均匀密实地添满模板的性能。

②粘聚性是指混凝土拌合物各组成材料之间有一定的粘聚力，不致在施工过程中产生分层和离析的现象。

③保水性是指混凝土拌合物具有一定的保水能力，不致在施工过程中出现严重的泌水现象。

④泌水性则是指水泥浆体所含水分从浆体中析出的难易程度，又称析水性。

2.强度

强度是水工混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指水工混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。混凝土按标准抗压强度(以边长为150mm的立方体为标准试件，在标准养护条件下养护28天，按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度)划分的强度等级，称为标号，分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共19个等级。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/10～1/20。提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。

①水工混凝土立方体抗压强度

按国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)，制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件(温度202℃，相对湿度95%以上)下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示，单位为MPa.

②水工混凝土立方体抗压标准强度与强度等级

混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压标准强度来划分的，采用符号C与立方体抗压强度标准值(单位为MPa)表示。普通混凝土划分为Cl5、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80共14个等级，C30即表示混凝土立方体抗压强度标准值30MPa≤fcu，k<35MPa.混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和工程验收的重要依据。

③水工混凝土的轴心抗压强度

结构设计中，混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度，更加符合工程实际。

④水工混凝土的抗拉强度

在结构设计中，抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标，有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的黏结强度等。

3.耐久性

在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区，特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时，混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时，要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性为混凝土耐久性。

①抗渗性：混凝土的抗渗性直接影响到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部孔隙的大小和构造有关。

②抗冻性：抗冻等级F50以上的混凝土简称抗冻混凝土。混凝土在使用过程中抵抗各种破坏因素作用的能力。混凝土耐久性的好坏，决定混凝土工程的寿命。它是混凝土的一个重要性能，因此长期以来受到人们的高度重视。冰冻-融解循环作用，是最常见的破坏作用，以致有时人们用抗冻性来代表混凝土的耐久性。冻融循环在混凝土中产生内应力，促使裂缝发展、结构疏松，直至表层剥落或整体崩溃。

③抗侵蚀性：是指混凝土抵抗外界因素的侵蚀能力，主要包括环境水的侵蚀，风化作用，中性化作用，钢筋侵蚀作用，以及碱-集料反应。环境水的作用：包括淡水的浸溶作用、含盐水和酸性水的侵蚀作用等。其中硫酸盐、氯盐、镁盐和酸类溶液在一定条件下可产生剧烈的腐蚀作用，导致混凝土的迅速破坏。环境水作用的破坏过程可概括成为两种变化：一是减少组分，即混凝土中的某些组分直接

溶解或经过分解后溶解；二是增加组分，即溶液中的某些物质进入混凝土中产生化学、物理或物理化学变化，生成新的产物。上述组分的增减导致混凝土体积的不稳定。风化作用：包括干湿、冷热的循环作用。在温度、湿度变幅大、变化快的地区以及兼有其他破坏因素（例如盐、碱、海水、冻融等）作用时，常能加速混凝土的崩溃。中性化作用：在空气中的某些酸性气体，如Cl2、H2S和CO2在适当温、湿度条件下使混凝土中液相的碱度降低，引起某些组分的分解，并使体积发生变化。钢筋锈蚀作用：在钢筋混凝土中，钢筋因电化学作用生锈，体积增加，胀坏混凝土保护层，结果又加速了钢筋的锈蚀，这种恶性循环使钢筋与混凝土同时受到严重的破坏，成为毁坏钢筋混凝土结构的一个最主要原因。碱-集料反应：最常见的是水泥或水中的(碱分Na2O、K2O) 和某些活性集料(如蛋白石、燧石、安山岩、方石英)中的SiO2起反应，在界面区生成碱的硅酸盐凝胶，使体积膨胀，最后能使整个混凝土建筑物崩解。这种反应又名碱-硅酸反应。此外还有碱-硅酸盐反应与碱-碳酸盐反应。

此外，有人将抵抗磨损、气蚀、冲击以至高温等作用的能力也纳入耐久性的范围。上述各种破坏作用还常因其具有循环交替和共存叠加而加剧。前者导致混凝土材料的疲劳；后者则使破坏过程加剧并复杂化而难于防治。

4.低热性,为防止大体积混凝土产生温度裂徒, 应提出低热性要求, 选用水化

热低的水泥, 井采取措施适当降低水泥用量。大体积混凝土应优先选用大坦水泥与大垠矿碴水泥, 对水泥永化热的要求见“标准草案”。

五.水工混凝土常见问题与解决方法

5.1常见问题

１．裂缝。裂缝的产生是由众多因素而导致的，通常为以下几种情况：（１）混凝土在水化的过程中，会由于这些热量得不到很好的散发而引起混凝土的极度变形而引发裂缝的产生；（２）由于受约束力因素的影响，而使得混凝土内部产生了温度应力，从而产生了温度裂缝；（３）在混凝土的搅拌过程中，由于各物质发生了一系列的化学反应在一定程度上也会导致裂缝的产生。（４）环境因素在一定程度也可能导致裂缝的产生，比如当其处在侵蚀性比较强的环境下的时候，由于混凝土本身存在的保护层是有限的，再加上混凝土密实性不是很好的情况下，就会导致混凝土因里面材质的膨胀而使其胀裂。

２．蜂窝。当混凝土结构局部出现酥松、砂浆少、石子多、石子之间形成空隙类似蜂窝状的窟窿，我们将这种现象称之为混凝土蜂窝。产生蜂窝的原因主要表现在以下几点一是由于在混凝土的搅拌过程中没有给予充足的搅拌，对混凝土的拌和也不够均匀，在振捣的过程中混凝土被振捣的不够密实所导致；二是，在下料的过程中处理不当，比如，刚下完料，还没有拌合均匀和振捣密实就又接着下料，这样就必然会使得混凝土不够结实。三是，在浇筑的过程到没有做到分层和分段，从而导致封堵效果不够好，并且容易导致漏浆和变形的现象出现。

３．麻面。麻面现象就是在混凝土的表现会出现一些凹凸不平的小坑和麻点，导致混凝土的表面比较粗糙。麻面的出现一般由于下列原因所导致的，一方面可能是因为模板的表面不够平滑或者是在浇筑的过程中有杂物没有清理干净；另一方面，浇水不足，使得混凝土的表面水分被吸走，从而导致混凝水因失去过多而出现麻面的现象；此外，还

可能因为在振捣的过程中没有振捣结实，或者模板拼缝的时候没有拼

合严实而出现局部漏浆的现象，从而形成表面的麻点。

４．露筋。露筋顾名思义就是钢筋暴露在混凝土表面的现象，露筋

一般由下列原因造成：（１）由于钢筋保护层垫块在灌注混凝土的过程中

固定的不够牢固而出现了位置移动或者是保护层垫块太少，致使钢筋

外露在混凝土表面。（２）混凝土振捣的不够密实，也容易使得钢筋出现

位移的现象，进而造成露筋。（３）模板浇水不充足，或者是脱模过早，而

导致在拆模时很可能出现缺棱掉角的后果，从而使钢筋暴露（４）混凝土

配合比不当，产生离折，模板部位缺浆或模板漏浆。

５．孔洞。孔洞就是混凝土结构内有空腔，局部没有混凝土或蜂窝

特别大，而导致的钢筋局部或者全部外露。孔洞是由于在下料、振捣、

浇筑、离析等施工环节处理的不得当，而出现的跑浆现象严重或者是混

凝土内部因有杂物掉入而被卡住等等，从而形成了我们现在所看到的

孔洞。

5.2处理方法

１．裂缝。治理裂缝的方法：（１）表面修补法，表面修补法是一种比较常见的修补裂缝的方法，通常的处理方法是在裂缝的表面涂抹一些水泥浆、玻璃纤维布、油漆、沥青等等材料。（２）灌浆法，它是利用一些相关设备将胶结材料压入到

混凝土存在的裂缝中去，从而达到加固并且封堵的目的。（３）嵌缝封堵法，嵌缝封堵法是在裂缝封堵的方法中最常用的一种，其具体的操作方法就是顺着混凝土出现裂缝的位置凿槽，然后在槽中注入相关的材料（比如，塑料油膏、丁基橡胶等等），从而达到封堵裂缝的目的。

２．蜂窝。针对蜂窝的处理方法，我们应该做到以下几点：（１）如果混凝土中出现的小蜂窝，我们可以采取先将其洗刷干净，然后再用１：２或１：２．５水泥砂浆将其抹平并且压牢；（２）如果出现的是较大的蜂窝，首先将出现蜂窝的比较酥松的部位和松散的颗粒去除掉，然后用清水冲洗干净，再用更高一级的细石混凝土进行振捣并捣实，提高其密实度。（３）对于一些存在较深蜂窝的混凝土，我们可以采取水泥压浆的方法进行处理。

３．麻面。麻面的处理方法相对来说还是比较简单的，我们只需要将混凝土表面比较粗糙的部位进行清洗，待其充分湿润后再用水泥素浆或１：２的水泥砂浆进行抹平压实。

４．露筋。露筋的处理方法：一方面我们要清除掉钢筋暴露处的混凝土，然后将钢筋慢慢的植入到混凝土的内部，在此，我们一定要保证混凝土的保护层是足够的，接着，清除掉留在混凝土表面的污迹，待将其彻底冲洗干净之后，我们在用水泥砂浆在其表面按照１：２或者１：２．５的比例进行抹平并压实。另一方面，针对露筋比较突出的部分，我们应该先除掉暴露在混凝土上的突出颗粒，待清洗干净后，再用比原来混凝土更高一级的混凝土进行填平压实。

５．孔洞。针对孔洞的处理办法如下：第一步，基层处理，首先凿除疏松位置的混凝土至坚硬混凝土处，打磨去除混凝土表面浮浆。第二步界面处理在此我们可以采用加固型界面剂做相关的界面处理，增强界面的粘合力。第三步混凝土耐久性修复我们应该采用一些耐久性能比较强的修补材料进行孔洞的修复。第四步面层处理面层修补：２４小时后表面再刮一层耐久性薄层修补料保证面层美观度。

【结语】

随着30 年来混凝土科学技术的迅猛发展，出现了高性能混凝土，水工混凝土是建设水利建筑物时必不可少的重要材料之一，是水利工程中，尤其是大型水利工程中最主要的建筑材料。水工混凝土建筑结构的形式、设计方法和体积均变化

不大，因此水工混凝土性能仍保持原有的古典特性。水工混凝土的发展路径与建筑工程不同，重点不是追求更高的强度等级，而是研究提高混凝土的抗裂性和耐久性，其发展表现在以下几方面: ①充分发挥水泥活性，拌制高质量混凝土; ②外加剂品种增加，减水率和耐久性均增高; ③掺和料开发日趋完善，其特性得到充分利用; ④骨料由天然骨料为主转向人工骨料为主，增加了环保效益; ⑤近年来低水泥用量的碾压混凝土坝工程量已超过常规混凝土坝; 低发热量和低强度的胶凝砂砾石混凝土坝得到开发和应用，表征了水工混凝土的发展动向。

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