水利工程泄水建筑物抗冲耐磨混凝土耐久性研究

石 磊

(河南省水利勘测设计研究有限公司成都分公司， 四川 成都 610000)

水利工程泄水建筑物抗冲耐磨混凝土耐久性研究

石 磊

(河南省水利勘测设计研究有限公司成都分公司， 四川 成都 610000)

水利工程在人类的社会发展中占有重要地位，其泄水建筑物的抗冲及抗磨特性一直备受关注，找到适宜的建筑材料来解决工程垮塌问题成了水利事业最关注的话题。本文即对抗冲耐磨混凝土做出浅要研究，以聚合物混凝土、纤维抗冲磨混凝土为例，对其成分构成、建筑功效进行分析。

水利工程；抗冲耐磨；聚合物混凝土；纤维混凝土

水利工程中的水泄建筑物承担着水体及混合砂土的沉重冲刷作用，在快速冲流的过程中，建筑物的抗冲耐磨性就成了评估工程质量的重要指标。水泄建筑物的材料运用与规划是一个不可忽视的环节，在这一设计研究中，聚合物混凝土和纤维混凝土为今后建筑物的抗冲耐磨性的提高做出了一定程度参考。聚合物混凝土是一种新型混凝土材料的概称，其主要包含有机聚合物、无机凝胶材料及集料，经过高效结合而形成；纤维混凝土是以净浆、砂浆或混凝土作为基础材料，以连续的长纤维或者不连续的短纤维作为增强材料，均匀地融入混凝土中。以下本文对这两种混凝土进行分析，研究其抗冲耐磨特性。

1 聚合物混凝土

1.1 聚合物水泥混凝土

聚合物水泥混凝土是以普通混凝土为基础，加入某些聚合物相互融合形成的新型混凝土，其相对于初始状态的混凝土来说，拥有更加高效的抗冲耐磨性质。混凝土中由于聚合物的参入，其水分减失率增大，这就使新型混凝土的干缩变小，此外，其具有较好的抗拉效果，且延伸性能、弹力性能都有较好的体现，所以在抗收缩裂缝方面就表现出了一定的优势。另一方面，聚合物水泥混凝土的耐磨性在原始材料上得到了很大提高，在这一点上，耐磨性的高低还取决于聚灰比的设定，比值高则耐性好。

聚合物在混凝土的联结上起到了重要作用，其以膜的形式将泥浆和集料粘接起来，且具备良好的粘合性，这一过程中，砂浆之间的空隙也得到了塞堵，水泥浆与聚合物相互容处，相互构建，集料也被粘合在这一体系中。因此，材料裂缝就不会有更大的扩展，从而维持了建筑整体的稳定性，其可拉伸强度及韧性都有了明显提高，抗冲耐磨性能也有较高质量的体现。

1.2 聚合物胶结混凝土

此类混凝土的别称为树脂混凝土，及以树脂为主要合成胶结材料，骨料为砂石，由于树脂牵扯到了较大的社会经济效益，所以其用量也就受到了多方面控制，在商业应用方面，美国及欧洲一些国家已经投入应用。聚合物胶结混凝土一般使用热固性的聚合物来满足胶结材料的特性需求，如环氧化合物、苯乙烯及乙烯基脂树脂等，骨料一般为石英砂、玄武石等。在树脂混凝土的配置进程中，还需要加入适宜的外加剂，如引发剂、固定剂等，以达到对混凝土的硬化时长和相应性能的良好控制。胶结混凝土具有更高的韧性与拉伸性，相对普通混凝土来说，其在水利工程中的磨损量大致减少了21.59%～38.44%，是抗冲耐磨的好材料。

普通混凝土的结构属于多孔性，且之地不均较脆，在韧性和延展性方面都有较大缺陷，因其老化、衰化常常会造成工程垮塌现象，这不仅影响到了工程质量，也负作用于人们的社会经济生活，所以危害指数很高。因此，研究设计新型混凝土材料是一项必要工作，长远看来，聚合物混凝土有很高的展望前途，对建筑材料进行多重有效的改良，使其增强可延伸性、拉展力，提高韧性，降低刚性，从而满足水利工程中建筑物的抗冲耐磨要求。

2 纤维抗冲磨混凝土

普通混凝土有诸多弊端，同时也给水利工程带来了许多问题，在不断改善的过程中，纤维的加入也为新型混凝土扩展了研发道路。纤维可以大幅度的提高建筑构件的韧性，使混凝土具备良好的延展性，从而提升抗冲击能力。纤维不单单在这一方面有所改良，且可以防止碎片式破裂的发生，因此，纤维混凝土较耐磨抗冲，大大降低了建筑损坏率。在降低混凝土收缩方面，钢纤维大约可以减少10%，而玻璃纤维对水泥浆体的收缩大约可以减少 20%，由此看来，纤维本身不占有太大的体积空间，但是所起的作用不可忽视，其有效地减少了建筑开裂，使混凝土有了更长的寿命，耐磨具有耐久性。以下我们主要以钢纤维抗冲磨混凝土和超细合成纤维抗冲磨混凝土为例，探究其设计构成和主要作用。

2.1 钢纤维抗冲磨混凝土

钢纤维对于改良混凝土的抗拉、抗冲性能以及变形能力都有很大的效果，钢纤维混凝土中还需要添加硅粉，用以强化和进一步改善。因为钢纤维与水泥基存有过渡层且较为薄弱，导致纤维与水泥材料缺乏紧密的粘合性，纤维在混凝土表面与水流直接接触时容易受到损害，从而破坏整体结构的抗冲耐磨性。加入必要材料硅粉之后，钢纤维本身的结构也得到了相应改善，加强了与水泥本体之间的粘合性，使混凝土整体更加协调匀合，从而提高耐磨能力与持久性。如为映秀湾水电站拦河闸提供的硅粉钢纤维混凝土，它的抗冲耐磨能力比普通混凝土高66%，抗气蚀性能也高出12倍。

钢性纤维具有良好的抗裂性、耐冻性及耐磨性，起整体价值性能很高，因此耐久性有明显的提升。混有1.5%的钢纤维混凝土经过冻融循环150次，它的抗压抗弯强度减低了20%，而普通混凝土降低了60%以上，由此可见相对于普通材料的混凝土来说，钢纤维混凝土更加稳定抗冲，是水利建筑的良好选材。

2.2 超细合成纤维抗冲磨混凝土

超细合成纤维在混凝土中起到了重要的改善作用，这些纤维所占的比重较小，且直径最小可达到 12μm，如聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维等。其占比小但是有着不可忽视的作用，成效在于精，混凝土中加入0.1%的超细纤维，就可以达到超数量的效益，几千万根纤维共同维持整个混凝土的体系，能更高效地调节和完善建筑结构。聚丙烯纤维混凝土对降低混凝土塑性收缩有很大的控制效果，进一步提高了材料的韧性和延伸能力，使混凝土加强拉力抗性、冷冻抗性和冲渗抗性，从而提高耐磨抗冲的耐久性。

纤维在混凝土中扮演着高价值的角色，其功效也不断得到了提高与应用，纤维可以阻止水泥本体的断裂，延缓裂缝的扩增，通过这一性能又可以加强混凝土的严密性，从而达到抗渗透能力的提高，外界水体无法进入建筑结构，这就使得建筑材料有了良好的构建空间，内部结构更加稳定，维持体系的正常支撑作用。水泥基体抗冻抗冲、耐磨耐拉，就达成了抗性的耐久化，从而提高整体工程的效益。此外，纤维混凝土相比普通混凝土来说，还具有高价值的美观特性，水利工程在一方面是对水体的建筑型改造，另一方面也是大型工程的观赏景点，其宏伟的外形特征也需要满足美观需要，而纤维的参入，为混凝土的美型带来了福音。

3 结束语

水利工程关乎民生社稷，其泄水建筑物的抗虫耐磨耐久性是建筑整体稳定度的重要评估指标，混凝土的具体成分构造决定了其抗性与优良特性的发挥，因此，工程建筑必须充分考虑混凝土各方面性能，提高工程质量。聚合物混凝土与纤维混凝土都有较强的抗冲耐磨性能，其为今后的泄水建筑材料研发提供了良好的参考构材。在材料设计时，对于水利建筑混凝土的材料选择有多重方案，但是在实际实施时也存在诸多问题，这就要求材料构造方成分发挥混合效益，使混凝土更加完善的同时确保水利可行性。从长远来看，以水泥为本体的混合混凝土具有极高的研发效益，如聚合物、纤维的掺入为混凝土自身提出了较高程度的改善，为建筑材料抗冲耐磨性能的提高做出了卓越贡献，具有良好的发展前景。

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1007-6344（2017）09-0291-01