淺談新型摻合料在水利水電工程中的應用

汪金龍

在水利水電混凝土施工過程中加入新型摻合料，不僅可以實現天然資源的處理廢料的重新利用，從而減少水泥用量，降低混凝土成本，還可以實現混凝土拌合物和易性的改善，減少水化現象，提升混凝土密實度，進一步實現混凝土工程強度、穩定性、抗滲性等的提升，具有較強的經濟效益、社會效益和技術效益[1]。

1 新型摻合料的種類和性能

1.1 粉煤灰

粉煤灰來自于燃煤廠鍋爐燃燒產生的煙氣中，大多為球形顆粒，表面光滑，顏色為灰色或暗灰色。根據內部氧化鈣含量的不同，可以將粉煤灰分成低鈣灰和高鈣灰。相較于低鈣灰，高鈣灰具有更強的活性，目前燃煤廠排放的主要是低鈣灰。

1.1.1 粉煤灰的摻加方式

（1）等量取代法。等量取代法就是使用與水泥質量相同的粉煤灰來代替水泥。這種方法在I級粉煤灰的摻加、超強混凝土和大體積混凝土的配置中比較常用。

（2）超量取代法。超量取代法就是將超過水泥質量的粉煤灰摻入混凝土之中，超過的部分用來代替細骨料，以此實現混凝土內部膠凝數量的提升，將水泥替換成粉煤灰，可能會在一定程度上降低混凝土強度，超量取代法可以對這一問題進行解決，使得粉煤灰混凝土強度達到原來的標準。

（3）外加法。外加法就是保持水泥質量不變，然后將一定量的粉煤灰摻入其中，從而實現混凝土拌合物和易性的改善。

1.1.2 粉煤灰對混凝土性能的影響

（1）減少混凝土拌合用水?；炷涟韬衔飪炔亢写罅康乃?，水分對混凝土性能具有重要的影響?；炷羶炔抗腆w系統的顆粒粒徑分布、堆積效應和空隙決定了混凝土拌合用水量，不僅如此，水泥表面的電極作用也會對拌合用水產生影響，由于水泥漿表面容易產生絮凝結構，要滿足混凝土和易性，必須增加拌合用水量。然而，在混凝土內部，膠材水化用水量占據膠材質量的二成至三成左右，剩余的拌合用水會在混凝土內部形成自由水，隨著混凝土逐漸硬化，這些自由水會慢慢蒸發流失，造成混凝土內部出現許多孔隙。這些或獨立或聯通的孔隙在混凝土內部會形成應力奇點，造成混凝土收縮性過大，嚴重影響了混凝土的耐久性與可靠性，不利于混凝土施工質量的提升。將粉煤灰摻入混凝土中，能夠在改善混凝土和易性的同時，實現混凝土拌合用水量的降低，這是由于將水泥用粉煤灰進行替代，骨料之間的孔隙能夠得到更為有效的填充，粉煤灰大多為顆粒形狀，并且表面具有光滑性特點，這些都會造成拌合物內部顆粒之間內摩擦力的減小，實現拌合物流動性的提升，從而減少拌合用水量。除此之外，粉煤灰對帶負電的水泥顆粒表面具有吸附作用，在這種情況下，水泥漿表面的絮凝結構就難以形成，從而實現水泥顆粒的分散，將水分釋放出來，在改善水泥和易性的同時減少用水量[2]。

（2）減小混凝土的干縮。混凝土內部水灰比是影響其干縮性能的主要原因，如果混凝土拌合物中水泥漿含量有所增加，那么混凝土干縮也會增加。在這種情況下，粉煤灰可以通過減少拌合用水實現混凝土干縮性的降低。

（3）提升混凝土密實度和耐久性。要提升混凝土結構耐腐蝕性，就必須實現混凝土密實度和耐久性的提升?；炷聊途眯允芨鞣矫嬉蛩赜绊?，如摻合料的種類與用量、拌合用水量以及混凝土的養護狀況等。將粉煤灰摻入混凝土中，能夠實現混凝土水密性與耐久性的有效提升，主要原因為：一方面，粉煤灰的加入實現了混凝土拌合用水量的減少，對混凝土硬化后內部的孔隙問題進行了有效的改善。另一方面，相較于水泥顆粒，粉煤灰顆粒更細，對混凝土內部顆粒之間的孔隙能夠起到更高的填充作用，從而實現了混凝土密實度的提高。除此之外，粉煤灰可以和水泥水化產生的氫氧化鈣發生波索蘭反應，形成凝膠物質，進一步細化和分散孔隙，有效提升了混凝土的水密性，使得混凝土穩定性和可靠性有了極大的提升。

（4）粉煤灰對混凝土其他性能的影響。當粉煤灰摻加量逐漸提高時，混凝土強度會隨之減小，然而，如果增加混凝土的養護時間，則會在一定程度上減少粉煤灰對混凝土強度的影響。同時，摻入一定量的粉煤灰，還能改善混凝土結構的抗滲性、抗裂性等性能。

1.1.3 粉煤灰的應用要點

在通常情況下，粉煤灰摻合料在民用建筑結構和構筑物混凝土中應用較為普遍，特別是泵送混凝土、大體積混凝土、抗滲混凝土、抗硫酸鹽混凝土、抗軟水腐蝕混凝土、蒸養混凝土、輕骨料混凝土、地下與水工混凝土、泥漿混凝土及碾壓混凝土。如果對混凝土抗凍性要求較高時，則需要在摻加粉煤灰的同時，進行引氣劑的添加。如果在混凝土中摻入過量的粉煤灰，也可能會降低混凝土使用性能，使得混凝土抗碳化性變差、早強損失過大等，無法對鋼筋起到良好的保護作用，因此，粉煤灰的摻加需要結合混凝土施工的實際情況，根據施工要求進行適量添加。

1.2 硅灰

硅灰又叫做硅粉，它產生于電弧爐冶煉硅金屬或硅鐵合金時排放的煙塵。二氧化硅是硅灰的主要成分，在硅灰中含量較高。二氧化硅屬于非晶質，具備一定的化學活性。顆粒極細是硅灰的主要特征，它屬于一種活性較高的火山灰質摻合料。

1.2.1 硅灰對混凝土性能的影響

在混凝土中摻加硅灰，不僅可以起到活性作用，還能起到微骨料作用。硅灰對混凝土性能的影響與粉煤灰具有一定的相似之處，如實現混凝土拌合物和易性的改善、減少水化反應產生的熱量、實現混凝土密實度和穩定性的提升，在提高混凝土強度、抗滲性、耐腐蝕性等方面具有不可比擬的效果。然而，由于硅灰具有顆粒極細的特點，因此，在混凝土中加入硅灰時，拌合物的粘稠度會有著顯著的增加，對離析、泌水現象實現有效的改善。但是在摻加硅灰的同時，必須將高效減水劑也摻入混凝土中，否則可能會增加混凝土拌合用水量，對混凝土的物理性質造成不利影響。與粉煤灰不同，使用硅灰來代替水泥，在早期并不會降低混凝土強度，反而能夠實現混凝土早期強度的提升。除此之外，在混凝土中加入硅灰，可能會在一定程度上增加混凝土的干縮與徐變[3]。

1.2.2 硅灰的具體應用

硅灰具有價格高昂、產量較少等特點，因此，只有在進行高強度或超高強度混凝土、高抗滲性混凝土或其他高性能混凝土的配制時才會使用。硅灰的使用也可以與粉煤灰結合起來，以此實現粉煤灰混凝土早期強度的提升。

2 新型摻合料在混凝土壩施工的效果

在進行水利水電工程混凝土壩施工過程中，施工方法一般分為兩類：現澆混凝土和預制混凝土。現澆混凝土包括常態混凝土與碾壓混凝土。在常態混凝土施工過程中，通常將砂、石、水泥、外加劑、摻合料和水按照一定比例拌合，最終形成具有流動性的混合物。在現澆混凝土施工過程中加入新型摻合料，能夠實現壩體安全性和穩定性的有效提升。常態混凝土的施工工序為：根據壩體施工要求與施工工序，將混凝土澆筑在分塊模板上，經過一段時間的凝結和養護工作，最終形成強度較高的混凝土大塊。按照設計要求，分壩段對混凝土進行逐層、逐塊澆筑，并做好壩段間與分塊間的接縫工作，從而建立一個完整的混凝土壩工程。

利用碾壓混凝土施工方法開展施工時，對整體壩體的澆筑工作無需分層、分塊澆筑，它是將硬性混凝土進行分層鋪設，使用振動碾對其進行壓實，從而實現連續澆筑。預制混凝土施工方法則是現場拼裝預制混凝土構件，使用水泥砂漿或流態混凝土將接頭處連接成一個整體。

混凝土壩的施工程序主要包括施工前的準備工作、施工導流、開挖并處理地基、制備并澆筑混凝土和進行接縫的灌注工作等[4]。

3 結語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，新型摻合料在水利水電混凝土施工中的應用越來越廣泛，它在節約材料的同時，實現了混凝土性能的有效提升。由于粉煤灰具有價格經濟、材料易獲取等特點，在混凝土施工過程中的應用最為廣泛。但是，粉煤灰的加入可能會降低混凝土早期強度，不利于施工質量的提升，硅灰則對這一不足進行了改善，實現了混凝土早期強度的提升。然而，硅灰價格較高、生產量少，只在性能要求較高的混凝土配制中使用。新型摻合料在水利水電混凝土施工中的運用，在提升混凝土性能的同時，還能實現對工業廢料的循環利用，保護了生態環境，有利于水利水電建設事業的可持續發展。

[1] 皮洪禹. 新型摻合料在水利水電工程中的應用[J]. 科技與企業，2012（1）：179.

[2] 高雪峰，張海英，楊向陽，等. 燃煤爐渣作為新型摻合料在預拌混凝土中的應用[J]. 四川水泥，2016（3）：311.

[3] 劉雅琦，阮炯正，仲崇山，等. 混凝土礦物復合摻合料應用技術規范的探討[J]. 吉林建筑工程學院學報，2013（2）：4.

[4] 阮炯正. 混凝土摻合料應用和生產技術研究[J]. 建筑技術，2012（1）：12.