水工混凝土原材料有什么

1.水泥

为了降低水工混凝土水泥水化热温升，20世纪60时代，长江科学院等单位研制成功低热微膨胀水泥，20世纪90时代中国建筑材料科学研究院研制成功高贝利特水泥(低热水泥)，该水泥品种已列入低热硅酸盐水泥国家标准(GB200—2003)，中国水利水电科学院结构材料所对低热水泥混凝土性能进行了大量试验研究，并在三峡大坝工程做了现场试验，与中热水泥大坝混凝土性能作对比。

另外，为了利用高氧化镁含量中热水泥混凝土微膨胀性，在有条件的水泥厂生产氧化镁含量3.5%～5.0%的中热硅酸盐水泥，用以大坝混凝土。为了降低水工混凝土早期水化热，要求中热水泥比表面积不宜大于300m2/kg。

2.掺合料

水工混凝土掺合料在20世纪90时代前一般采用Ⅱ、Ⅲ级粉煤灰作为掺合料，Ⅰ级灰很少，而在1996年三峡左岸大坝混凝土掺用Ⅰ级粉煤灰后，我国开发了大量Ⅰ级粉煤灰，很多火电厂都能生产Ⅰ级粉煤灰。除粉煤灰外，20世纪80时代开始对硅粉掺合料进行了研究与工程应用，特别是在抗冲磨混凝土与喷射混凝土中得到了应用。

20世纪90时代开始对磨细矿渣粉、凝灰岩粉、磷渣粉、锰矿渣粉进行研究与应用。1994年云南省照通鱼洞水库大坝混凝土采用磨细磷渣粉作为掺合料，云南弄令水电站碾压混凝土坝采用火山灰作为碾压混凝土掺合料，1997年云南省澜沧江上大朝山水电站大坝混凝土采用凝灰岩粉与磷渣粉(各50%)作为掺合料，2006年云南土卡河碾压混凝土坝，采用磨细矿渣粉作为碾压掺合料等[1-5]。

除以上粉煤灰、硅粉、磨细矿渣粉、磷渣粉、火山灰、凝灰岩粉等活性掺合料外，还对石灰岩粉、白云岩粉、辉绿岩粉等非活性掺合料进行了试验研究与应用，如云南景洪水电站碾压混凝土坝采用锰矿渣粉与石灰岩粉复掺作为碾压混凝土掺合料，广西百色水电站碾压混凝土坝采用粉煤灰与辉绿岩粉复掺作为碾压混凝土掺合料，以及由中国水电第11工程局施工的蒙古泰西尔水电站碾压混凝土坝采用白云岩粉作为碾压混凝土掺合料[1-5]。

3.外加剂

水工混凝土常用外加剂主要有减水剂、引气剂、泵送剂、速凝剂、膨胀剂、水下不分散剂等。

减水剂是水工混凝土最常用外加剂，已成为水工混凝土的第5组份。在20世纪60～70时代主要采用普通减水剂(第一代减水剂)，其减水率相对较低，如木钙(木质素横酸钙)、糖蜜减水剂等;在20世纪80时代研制成功第二代减水剂——高效减水剂，其减水剂率在12%以上，高效减水剂主要有萘系、三聚氰胺、蜜胺类高效减水剂，水工混凝土工程从20世纪80时代至今大量应用萘系减水剂;在20世纪90时代研制成功第三代减水剂——聚羧酸盐类高性能减水剂，其减水率在25%以上，混凝土坍落度损失小，因此在水工抗冲磨混凝土，泵送混凝土中得到应用。

引气剂主要用于有抗冻要求的水工混凝土。早在20世纪50时代初期修建佛子岭连拱坝时就采用松香类引气剂，后来研制成功松香热聚物、松脂皂类引气剂，到20世纪80年研制成功801引气剂与DH9引气剂，以及用天然皂角制成的SJ引气剂等。

泵送混凝土掺用的泵送剂，要求泵送混凝土坍落度(随时间)损失小。萘系泵送剂混凝土坍落度损失较大，而20世纪90时代研制成功的聚羧酸盐类泵送剂，其坍落损失较小。

速凝剂用以喷射混凝土。20世纪60～70时代喷射混凝土用速凝剂为有碱、固体粉状的，主要用于干喷法;至20世纪90时代研制成功无碱、液态速凝剂，主要用于湿喷法。无碱液态速凝剂比有碱粉状速凝剂有很大改进，具有很多优点，如喷射混凝土后期强度损失小，能显著降低回弹率，对人体皮肤无腐蚀作用，对环境无污染等。

膨胀剂主要用于膨胀混凝土。1985年我国研制成功铝酸钙膨胀剂(AEA)，1986年研制出第一代硫铝酸钙膨胀剂(UEA)，20世纪80时代还研制成功硫铝酸钙——氧化钙类膨胀剂(CEA)，还有氧化钙类膨胀剂。我国水利水电行业还利用轻烧氧化镁作为膨胀剂配制水工大体积补偿收缩混凝土。在水利水电工程中常用的膨胀剂主要有UEA膨胀剂与轻烧氧化镁膨胀剂等。

水下不分散剂用以水下不分散混凝土。1985年原石油部施工技术研究所研制成功我国第一种水下不分散剂UWB-1.后来交通部二航局科研所研制出水下不分散剂PN，20世纪90时代南京水利科学研究所研制成功NNDC-2型水下不分散剂，中国水利水电科学研究院研制成功NDC-1A水下不分散剂，华东地区勘测设计研究院科研所研制成功NDC-A与NDC-B水下不分散剂。

4.骨料

20世纪50年代，我国水利水电工程混凝土砂石骨料采用天然骨料——砂卵石。20世纪60年代，首先在四川映秀湾水电站工地开始研究开发人工骨料，即人工砂与人工碎石;20世纪70年代修建乌江渡水电站时，采用石灰岩人工骨料取得很好的技术经济效果;随后在我国很多缺乏天然骨料的大中型水利水电工程采用人工骨料混凝土，如长江三峡二期与三期工程全部采用人工骨料。人工骨料岩性从最初用的石灰岩，到后来采用花岗岩、玄武岩、辉绿岩、石英砂岩、白云岩等。

水工混凝土骨料，除采用天然骨料、人工骨料外，还采用天然与人工混合骨料，如天然河砂配人工粗骨料，人工砂配河卵石，甚至细骨料有天然河砂与人工砂混合组成的混合砂，粗骨料也有天然河卵石与人工碎石混合组成的，还有两种不同岩石的人工石混合组成粗骨料等。因此水工混凝土骨料采用天然骨料、人工骨料与混合骨料三大类。

5.纤维

水工混凝土常用纤维主要有钢纤维、合成纤维、岩石纤维、纤维素纤维、碳纤维等。

20世纪80年代前主要用钢纤维，后来研发了合成纤维、玄武岩纤维、碳纤维等。而钢纤维从开始采用熔抽型钢纤维，后来采用钢丝切断型、薄板剪切型与钢锭铣削型钢纤维，钢纤维形状从开始的平直形，发展到压痕形、波形、端钩形、大头形、不规则麻面等异形钢纤维。

合成纤维从开始聚丙烯(丙纶)纤维，后来研发了聚丙烯腈(腈纶)纤维、聚酰胺(尼龙)纤维、改性聚酯(涤纶)纤维与聚乙烯醇纤维(PVA)等。合成纤维形状从开始的单丝纤维，发展到束状单丝和膜裂网状纤维等。

岩石纤维是岩石熔化后抽丝而得，如玄武岩纤维等。

纤维素纤维是从植物纤维提取加工而成，如UF500纤维素纤维。

碳纤维主要用于钢筋混凝土结构补强加固用，常用碳纤维产品是碳纤维布。

6.聚合物

聚合物主要用于对水泥砂浆或水泥混凝土改性，以提高水泥混凝土(砂浆)的变形性能。常用的聚合物有丙乳、氯丁胶乳、丁苯胶乳、乙烯—醋酸乙烯共聚乳液等。