大仓面硅粉混凝土施工中的裂缝成因及预防

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发布时间：2021-09-08

资料介绍

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徐子望
(新疆伊犁河流域开发建设管理局乌鲁木齐83000)
【摘要】硅粉混凝土是一种由砂石骨料、硅粉、水泥、水及其他外加材料混合而成的非均质脆性材料。采用这种材
料，对提高抗冲耐磨材料的研究水平和高速含沙泄水建筑物护面抗冲磨抗空蚀的设计水平具有重要意义。
【关键词】硅粉混凝土防冲耐磨材料预防裂缝
1 硅粉混凝土的性能简述
混凝土中掺人硅粉，不仅能够提高混凝土的抗压强
度，在水利工程运用中能够显著提高混凝土的抗冲耐磨
能力，尤其是能够大幅度提高混凝土的抗空蚀能力，故大
量用于水工建筑物的抗冲刷部位如水闸底板、消力池、大
坝泄流洞、溢洪道等部位。硅粉的应用研究始于20世纪
7O年代，目前已普及到世界各国工程实践中。我国自20
世纪80年代开始研究和应用硅粉，并很快取得大量较为
理想的结果。
1．1 硅粉混凝土优点
硅粉混凝土具有许多优良的技术性质，其主要掺合
料— —硅粉也被称为硅灰，主要成分为SiO：，是从冶炼硅
铁和其他硅金属工厂的废烟气中回收的副产品。其颗粒
极细、活性很高，是能够改善混凝土性能的掺合料之一。
在混凝土中掺入硅粉，可对混凝土产生三个方面的
效果：
a．改善混凝土拌和物的和易性。由于硅粉颗粒极细，
比表面积大，其需水量为普通水泥的130％～150％，故混
凝土流动性随硅粉掺量增加而减小。
b．可配制高强混凝土。硅粉的活性很高，当与高效减
水剂配合掺入混凝土时，硅粉与Ca(OH)：反应生成水化
硅酸钙凝胶体，填充水泥颗粒间的空隙，改善界面结构及
粘结力，可显著提高混凝土强度。在水泥用量相当的情况
下，掺人硅粉可使混凝土的抗压强度提高1．3～2_3倍，选
用合适原料和掺合料时，可配制出28天龄期抗压强度达
100MP以上的超高强混凝土。
c．改善混凝土的孔隙结构，提高耐久性。混凝土中掺
人硅粉后，虽然水泥石的总孔隙与不掺时基本相同，但其
大孔减少，超微细孔隙增加，改善了水泥石的孔隙结构，
同时硅粉还具有抑制碱骨料反应及防止钢筋锈蚀的作
用，因此掺硅粉混凝土耐久性显著提高。研究试验结果证
明：硅粉掺量10％～20％时，抗渗性可提高到W20以上；
抗冻性也明显提高；抗空蚀强度提高1．6倍以上，抗水沙
冲磨强度提高1．3～3．5倍，同其他抗冲耐磨材料(如花岗
岩条石、铸铁块等)相比具有价廉、施工方便等优点。
1．2 硅粉混凝土的缺点
但是随着在硅粉混凝土在水利工程中的普遍使用，
其拌和、浇筑中对施工方法、配合比、施工环境等方面的
高要求，带来了普遍产生表面裂缝等质量缺陷的后果而
严重影响到水利工程的正常运行和耐久性。
硅粉混凝土存在以下不易克服的三方面缺点：
a．存在早期塑性干缩问题。混凝土施工浇筑过程中
和凝结前，当表层水分的蒸发速度大于混凝土的泌水速
度时，混凝土表面即出现干缩龟裂，甚至出现晒干发白现
象。泌水速度越小，塑性千缩越严重。
b．硅粉混凝土施工难度大。硅粉混凝土施工不易振
捣密实，不易收光抹面。在硅粉混凝土工程施工中，往往
会发现硅粉混凝土蜂窝麻面较多、表面平整度差，因此一
般情况不能满足平整度要求。
c．硅粉混凝土易产生温度裂缝。硅粉混凝土早期强
度发展很快，相应的混凝土的水化热释放速度很快，导致
混凝土水化热温升高，产生较大的温度应力，这一应力在
干缩裂缝的顶端产生应力集中，使干缩裂缝扩展延伸甚
至形成贯通性的裂缝。