水利工程施工中混凝土抗渗性提升技术研究

中图分类号： TV544 文献标识码：A

引言

抗渗混凝土的研究由来已久，但传统工艺在复杂水文环境下往往难以满足高抗渗等级的要求。近年来，随着新材料、新工艺的不断涌现，混凝土抗渗技术不断取得突破。在水利工程实践中，提升混凝土抗渗性的需求愈发迫切，施工过程中的技术控制也成为研究重点。

1 影响混凝土抗渗性的主要因素

1.1 原材料选择

水泥的品种与质量直接影响混凝土的密实性。低水化热水泥或矿物掺合料可降低水化反应中的微裂缝生成。同时，骨料的粒径、洁净度与级配也对孔隙结构形成起决定作用。

1.2 水灰比控制

水灰比是影响混凝土抗渗性能的关键参数。水灰比越高，混凝土孔隙率越大，渗透路径越多，抗渗性能越差。一般而言，为达到P6 级抗渗等级，水灰比应控制在0.4 以下。

1.3 掺合料使用

如粉煤灰、硅灰、矿渣粉等活性掺合料能填充孔隙，提高密实度，减少毛细通道数量，从而有效提高抗渗性能。

1.4 外加剂选择

高效减水剂、引气剂、膨胀剂等外加剂对混凝土的密实性、工作性与裂缝控制有显著影响，合理掺加可有效提升抗渗性能。

2 混凝土抗渗性提升的技术措施

2.1 材料选配优化

混凝土的抗渗性首先受到其原材料选择的深远影响，尤其是水泥和矿物掺合料的合理搭配。在实际工程应用中，选用高标号、稳定性强的水泥品种是基础，同时引入粉煤灰、硅灰等矿物掺合料可以进一步改善水泥石的微观结构。粉煤灰的球形粒子和硅灰的超细颗粒具备较强的填充效果和潜在活性，能够在水化反应中与氢氧化钙生成更多的二次水化产物，提高混凝土的致密性，从而减少渗透通道。此外，矿物掺合料还能有效控制水化热释放，有助于抑制早期温度裂缝的形成。另一方面，骨料的选择对抗渗性能也具有重要意义。在原材料环节，往往容易忽略砂石的“隐性”问题，如级配不连续或含泥量超标，都会直接影响混凝土整体密实度。优质骨料应具备颗粒级配合理、表面清洁、强度高的特点，碎石粒径搭配合理可提高堆积密度，减少浆体用量。砂子则应选择中粗砂为佳，且含泥量控制在规范范围内，以避免浆体与骨料界面粘结力下降。在运输和储存过程中，也需避免骨料受潮或污染，防止对混凝土性能造成潜在影响。实践表明，仅靠提高水泥用量并不能根本提升抗渗性，只有从源头把控材料质量，才能为后续工艺打下坚实基础。

2.2 配合比设计精细化

在传统施工理念中，往往强调强度指标，而忽视了渗透性能这一“隐形”参数。随着工程标准的不断提升，控制水灰比的重要性愈发突出。抗渗混凝土应严格控制水灰比在0.35\~0.40 之间，这一范围被证实在保证工作性的同时，能有效降低毛细孔隙率，增强混凝土致密性。过高的水灰比容易形成大量连通孔洞，为水分渗透打开通路；而过低则可能导致拌合困难、振捣不充分，反而适得其反。提高胶凝材料总量也是一项行之有效的策略。通过增加水泥和掺合料的总量，能提高混凝土的胶结性能，使浆体与骨料界面更加紧密，进而提升整体抗渗能力。同时，为应对寒冷地区或有冻融循环影响的水利工程，可在设计中加入适量引气剂。引气剂在混凝土内部形成封闭微气泡，不仅能提高抗冻性能，还能打断渗水路径，从而增强抗渗效果。在设计配合比时，还需综合考虑施工环境、结构部位、运输时间等实际因素进行调整。例如，在大体积结构或施工强度不高的场景下，应尽量避免过快失水，防止干缩裂缝。配合比的优化是一项系统工程，需要实验验证与现场调整相结合，以实现性能与施工性的平衡。

2.3 施工工艺质量控制

原材料与配合比的优化只是“内因”，而施工质量控制则是混凝土抗渗性的“外在保障”。在实际施工中，常见的抗渗问题往往不是材料本身，而是施工细节管理不到位造成的。振捣环节尤为关键。若振捣不充分，混凝土内部将形成蜂窝麻面、夹渣甚至空洞，不仅破坏结构完整性，更会极大增加渗水路径。而振捣过度同样不可取，易导致骨料沉降、泌水严重。因此，应根据混凝土稠度和浇筑厚度选择合适的振捣工具和操作频率。混凝土的浇筑方式也会直接影响其抗渗表现。应避免自由落差过大，尤其在模板较高或大型构件施工时，建议分段布料，以减少骨料分离现象。分层浇筑需在前一层初凝前完成，并及时进行振捣，防止冷缝形成。冷缝是抗渗的“死敌”，一旦形成，将成为水流渗透的捷径。可通过加密施工缝防水带、合理搭接顺序等手段加强控制。

接缝区域的处理同样是抗渗控制的“薄弱环节”。在水利结构中，水平缝、竖向缝、施工缝及变形缝需视情况设置橡胶止水带或遇水膨胀止水条，并在浇筑前仔细清理、润湿，确保界面粘结充分。最后，养护过程不可忽视，早期养护能有效控制收缩裂缝和水分蒸发，建议在浇筑完成后立即采用喷雾、覆盖或养护剂等方式连续养护不少于 7 天，夏季或干燥环境下可延长至14 天以上。

2.4 外加剂技术应用

外加剂的使用为混凝土抗渗性能提升提供了“化学武器”，其合理选型与掺量控制能够显著改善拌合物的物理性能与微观结构。减水剂是最常见的一类外加剂，尤其是高效减水剂，能在保持流动性的同时大幅度降低水灰比，从而减少毛细孔的生成。它还具有一定延缓凝结的功能，利于浇筑与振捣操作，提高最终密实度。

引气剂的作用则主要体现在抗冻性能与抗渗性能的双重提升上。它通过在混凝土内部形成均匀分布的封闭气泡，切断水分渗透通道，同时释放冻结时水膨胀的压力，防止冻胀裂缝产生。但引气剂掺量不可过多，否则会影响混凝土强度和泌水率，需通过试验确定最佳掺量。膨胀剂近年来在水工结构中应用广泛，尤其是在地下水位较高或结构自身收缩大的场合。它通过与水反应生成膨胀晶体，抵消部分收缩应力，减少结构表面或内部的微裂缝，间接提高抗渗能力。同时，密实剂如结晶型防水剂等，能在毛细孔中生成不溶性晶体，进一步封堵孔隙、增强结构整体防水性。需要指出的是，各类外加剂虽有助于提升抗渗性，但其复合使用需充分考虑相容性与副作用。实践中应通过室内试验及现场验证，逐步摸索最佳配合方案。外加剂不是“万能药”，但在材料与工艺都完善的前提下，它能起到“点石成金”的作用，为混凝土抗渗性能保驾护航。

结束语

混凝土的抗渗性是水利工程施工质量控制的重要环节之一。通过优化原材料、合理设计配合比、科学使用外加剂及严格控制施工工艺，可显著提高混凝土结构的抗渗性能，保障工程安全运行。随着水利工程技术的不断发展，混凝土抗渗技术也需不断创新与完善。未来应在智能配合比设计、绿色环保外加剂研发及智能施工监控等方面加强研究，推动水利工程高质量、可持续发展。

参考文献

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