高性能硅粉混凝土在水利工程中的應(yīng)用

摘 要：高性能硅粉混凝土作為一項(xiàng)高科技產(chǎn)品，具備了持久性、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，不斷被使用在水利工程當(dāng)中。文章通過對高性能硅粉混凝土相關(guān)內(nèi)容的介紹，對硅粉混凝土在水利工程當(dāng)中的沖蝕破壞問題進(jìn)行探討，為水利工程建設(shè)提供一些建議。

關(guān)鍵詞：高性能；硅粉；混凝土；水利工程

硅粉還沒有被人們所使用以前，被視為污染環(huán)境的不良物質(zhì)。早在50年代硅灰就已經(jīng)被廣大學(xué)者所關(guān)注，經(jīng)常被使用在水泥混凝土當(dāng)中作為摻合料?？墒牵铋_始把硅粉混入到混凝土?xí)r，因?yàn)樗某⒘Ｗ庸δ芗哟罅嘶炷羻挝挥盟?，因此，大家只將它看做是十分便宜的水泥混合料。到?0年代末期，高效減水劑被研發(fā)出來，透過它同硅粉超微粒子進(jìn)行結(jié)合使用，讓人們觀察到了由于硅集料的充填效果而引發(fā)的密實(shí)充填性，通過活性反應(yīng)將混凝土性能改善的功能。所以，全球的專家都在進(jìn)行硅粉混凝土的研究。當(dāng)前，硅粉不但作為一般摻合料使用在混凝土中，還可以將混凝土配置的更加具有高抗?jié)B性以及高耐久性。

1 高性能混凝土的概述

1.1 高性能混凝土的定義。高性能混凝土是通過當(dāng)前混凝土的先進(jìn)技術(shù)制作而成，大面積提升了一般混凝土的施工性、耐久性、和適用性的新型技術(shù)混凝土。高性能混凝土被看作是本世紀(jì)具有高強(qiáng)度、高耐久性、高工作性的混凝土。

1.2 高性能混凝土在水利工程中的應(yīng)用。（1）水利工程項(xiàng)目的力學(xué)特征。水利工程建筑物通常要受波浪壓力、動水壓力、靜水壓力、冰凌推力以及附加地震激蕩力等，所承受的受力條件異常復(fù)雜。水利工程的建筑物的內(nèi)部和地基的內(nèi)部會出現(xiàn)滲流以及滲透壓力。迅猛的水流透過水利工程時(shí)會產(chǎn)生高強(qiáng)度的沖蝕以及沖刷現(xiàn)象。（2）高性能混凝土可以符合水利工程對混凝土的要求。混凝土要具備抗凍性和抗?jié)B性，這樣的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)較適合使用在山區(qū)水庫、高邊坡處理、深基坑開挖以及復(fù)雜地基處理的具有高難度的項(xiàng)目上。

1.3 高性能混凝土的性能。（1）新拌高性能混凝土的性能。新拌高性能混凝土的性能包含了混凝土的填充型、工作性、穩(wěn)定性以及可泵性等。新拌混凝土具有較好的工作性，容易充填混凝土，塌落度較大、粘性較強(qiáng)、泌水量較低的特性。新拌混凝土具有較好的填充性，不僅可以具備高流動性，也可以具備高填充性，可以確?；炷涟韬衔锟梢詼?zhǔn)確透過鋼筋的縫隙到達(dá)模板的所有角落。新拌混凝土具有較低的可泵性，粘性很高，進(jìn)行泵送的過程里，混凝土和管壁之間具有非常大的剪切應(yīng)力。（2）硬化高性能混凝土的性能。主要包含了收縮性、力學(xué)性、耐久性等內(nèi)容。硬化高性能混凝土具備了較好的力學(xué)性能以及較高的早期、后期的抗壓強(qiáng)度，其抗拉強(qiáng)度會隨著抗壓強(qiáng)度的上升而上升，它的彈性模量要比普通的混凝土高出許多，因此會被骨料以及滲入量影響。硬化高性能混凝土具備較好的抗?jié)B性、抗腐蝕性、抗凍性、抗堿性以及抗碳化性等，硬化高性能混凝土將水泥漿以及骨料之間的粘結(jié)有所改善，具備了較好的抗腐蝕性以及抗?jié)B透性。

2 我國高性能硅粉混凝土在水利工程中的應(yīng)用

上世紀(jì)80年代時(shí)期，硅粉混凝土被廣泛應(yīng)用在我國的水利工程當(dāng)中。由于硅粉混凝土的和易性差、出現(xiàn)裂縫等問題，一旦混凝土的表面沒有符合設(shè)計(jì)要求中的平整度以及在出現(xiàn)裂縫時(shí)沒有被及時(shí)修補(bǔ)完整，就會因?yàn)楦咚俚乃鳑_擊而導(dǎo)致惡劣的后果。

我國很多科研機(jī)構(gòu)提供的研究結(jié)果可以證明，水泥用量適當(dāng)?shù)臓顩r下，將硅粉融入其中可以大大提升固化物的抗壓、抗沖擊強(qiáng)度、抗拉以及抗耐磨性等，其抗沖磨的力量可以提升0.5到2.5倍之多，而抗空蝕強(qiáng)度可以提高到1.6倍之多。在混凝土里融入硅粉，不但僅是為了提升混凝土的抗壓強(qiáng)度，最關(guān)鍵的是為了可以明顯提升混凝土的抗沖耐磨性，特別是可以大面積提升混凝土的抗空蝕作用。

我國普遍使用的是強(qiáng)度等級在40MPa以下的混凝土，并且施工經(jīng)驗(yàn)以及研究成果都非常豐富。而對于我國的水利工程來講，70MPa的硅粉混凝土使用范圍相對較少。黃河小浪底的孔板洞閘室以下的洞身、明流洞、排沙洞明流段以及溢洪道等工程都使用的是C70高性能的硅粉混凝土。

3 高性能硅粉性能的主要特點(diǎn)

3.1 高性能硅粉的物理性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定，屬于中性無機(jī)填料，不存在結(jié)晶水，不與固化物有所反應(yīng)，不對反應(yīng)機(jī)理有所影響。

3.2 高性能硅粉融入到混凝土當(dāng)中可以將混凝土的空隙進(jìn)行填充，提升了整體的密度以及降低了空隙率。并且，硅粉在混凝土里存在火山灰反應(yīng)，硅粉水化構(gòu)成的富貴凝膠，它的強(qiáng)度要比Ca（OH）2要高出很多。

3.3 高性能硅粉對于不同類型的樹脂具有非常好的浸潤性能，它的吸附能力較好，較易進(jìn)行混合，不會出現(xiàn)結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象。

3.4 高性能硅粉的顆粒度的大小分布較為合理，它的致密性非常好，硬度較高，具有較強(qiáng)的耐磨作用，可以大面積提升固化物的抗壓、抗拉、抗耐磨性以及抗沖擊性，其耐沖磨性可以提升到0.5至2.5倍。

3.5 可以加大導(dǎo)熱的系數(shù)，轉(zhuǎn)變膠黏性以及加大阻燃的能力。

3.6 高性能硅粉可以有效降低環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的放熱峰溫度，將固化物的線膨脹系數(shù)有效降低，而且也可以將固化物的收縮率有效降低，進(jìn)而將內(nèi)應(yīng)力消除，預(yù)防開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.7 因?yàn)楣璺鄣念w粒度較細(xì)，分布較為合理，可以非常好的降低以及消除分層及沉淀的現(xiàn)象。

3.8 硅粉的質(zhì)地較純，雜質(zhì)含量比較低，物化性能較為穩(wěn)固，使得固化物具備了非常好的絕緣性能以及抗電弧性能。

3.9 二氧化硅是高性能硅粉的主要化學(xué)成分，它屬于惰性物質(zhì)，同大多數(shù)酸、堿不存在化學(xué)反應(yīng)。硅粉由于均勻的分布在物件的表面，所以可以起到較強(qiáng)的抗腐蝕性，它的抗空蝕性可以提升3到16倍。

3.10 高性能硅粉的堆積密度非常小，通常只是在0.2至0.8t/m3和1.0至2.2t/m3之間。對比其他的礦物性的填品使用量來講，聚合物的填充材料用量較小，裝載質(zhì)量較小，可以將聚合物的使用量大大降低，所以，就可以將產(chǎn)品的成本降低。

3.11 抗凍性較好。通過反復(fù)試驗(yàn)可以證明，融入硅粉后的混凝土比普通的混凝土具有更好的抗凍性。

3.12 具備了早強(qiáng)的特性。高性能硅粉混凝土使得誘導(dǎo)期大大縮減，具備了較好的早強(qiáng)性。

4 高性能硅粉混凝土沖蝕破壞問題

4.1 高性能硅粉混凝土和易性差對于抗沖蝕性的影響?；炷梁鸵仔詫儆诨炷僚浔壤锏囊粋€(gè)關(guān)鍵參數(shù)，和易性差不但會對施工造成影響，還會對混凝土的施工質(zhì)量造成影響，使得混凝土的均勻性以及表面平整性都受到影響。

4.2 高性能硅粉混凝土的裂縫會對混凝土的總體強(qiáng)度有所影響。對于混凝土曾有這樣的說法：“不存在不裂的混凝土，由于硅粉混凝土的裂縫對空蝕性沒有較大的影響，因此可以放心使用?！钡沁@樣的論點(diǎn)并不正確，硅粉混凝土的裂縫還是會對混凝土的整體強(qiáng)度造成影響的。

5 結(jié)語

只有在混凝土中融入高性能硅粉，才能有效保護(hù)混凝土表面裂縫現(xiàn)象，這樣的技術(shù)也會被大量使用在施工當(dāng)中，讓工程質(zhì)量有所提升。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張金梁，郭占成，支歆，唐惠慶.微硅粉中SiO2在稀堿液中的溶解行為及動力學(xué)[J].過程工程學(xué)報(bào)，2012（02）.

作者簡介：隋榮（1984- ），女，黑龍江七臺河人，現(xiàn)任廣東水電二局股份有限公司水利施工工程師，畢業(yè)于黑龍江大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工科學(xué)士學(xué)位，研究方向：水利工程施工技術(shù)與管理。