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摘要：基于重庆市江北区姚江堤防防洪堤防洪堤的加固建设工程，研究了对水泥混凝土耐水性的相关影响因素，通过试验对比分析，总结分析了影响水泥混凝土耐水性的相关因素，并提出了利于提高水泥混凝土耐水性的若干技术途径
关键词：水泥；混凝土；耐水性
Abstract: based on chongqing jiangbei yao makes the levees of strengthening levees construction project, the research of cement concrete water resistance of the related factors, through the comparison and analysis of the test, analyses on cement concrete water resistance related factors, and put forward the concrete to improve the water resistance some technical way
Keywords: cement; Concrete; Water resistance
中圖分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
引言
水泥混凝土一旦出现开裂、腐蚀等现象，水分进入到混凝土构件内部，对构件内部的钢筋就失去了保护的作用，导致钢筋锈蚀，强度降低，直接影响了该混凝土构件的使用寿命，即降低了混凝土的耐久性。
目前国内对水泥混凝土的耐水性研究鲜见报道，目前研究较多的是沥青混凝土的耐水性，以及其他较新型混凝土的耐水性能的研究，从这些研究可知混凝土的耐水性能的提高的主旨在于降低水泥混凝土构件的吸水率，可以推广到水泥混凝土的耐水性研究中来。本文基于河堤加固工程的施工实例分析研究改善水泥混凝土的耐水性的若干技术途径。
1工程概况
重庆市江北区姚江堤防防洪堤全长2341m，百年一遇洪水位2.99～3.05米中型水利工程，防洪堤采用钢筋混凝土防洪墙，顶高程3.63m。本工程各类砼是构成主体工程的主要施工项目。
由于三峡水利枢纽工程的建设，三峡库区的水位上升了一百多米，对重庆市的防洪堤水利工程提出了更高的要求，本工程采用的钢筋混凝土防洪墙设计使用寿命为100年，作为防护工程不容有失，需从根本上消除所有安全隐患，保证防洪堤能发挥到防洪、保卫沿岸居民的财产安全的作用。为提高水泥混凝土的耐久性，针对该防洪堤长期处于水下环境的特点，通过本次研究分析水泥混凝土的耐水性的影响因素，总结出提高水泥混凝土耐水性的相关技术方法。
2水泥混凝土耐水性评价方法
2.1软化系数
软化系数又称水稳定系数，由于国内对水泥混凝土耐水性的评定方法没有形成统一的标准，本次研究我们借鉴美国的相关规范为试验方法检测水泥混凝土的水稳定系数：要求成型两组共六个尺寸大小一样的圆柱形试件，其中直径为10.1cm，高位10cm，其中一组于大约20摄氏度空气中静置不少于4小时，而后测定其抗压强度R1；另一组先于60摄氏度的淡水中静置一周天（24小时），然后放入20摄氏度的水中静置4小时后测定其抗压强度R2，按式（1）计算该材料试件的软化系数。
软化系数=R1/R2 （1）
对于长期处于潮湿或水下环境的建筑材料，要求软化系数大于0.85，即认为其耐水性达到要求。
2.2吸水率和吸水速率
吸水率物质吸水性的量度。指在一定温度下把物质在水中浸泡一定时间所增加的重量百分率。吸水速率反应的是材料吸收水的速率的快慢，不同的材料吸水速率不同，通常吸水率和吸水速率是用来评价材料的耐水性的重要指标。
3水泥混凝土耐水性的试验方法与结果
影响水泥混凝土耐水性的主要因素有水灰比、骨料类型、水泥胶结速率（即水泥的性能）、拌合后混凝土的均质性等。基于这些因素的考虑，本次试验提出相关设想：
3.1水灰比
水灰比指的是拌制水泥浆、砂浆、混凝土时所用的水和水泥的重量之比。水灰比影响混凝土的流变性能、水泥浆凝聚结构以及其硬化后的密实度，因而在组成材料给定的情况下，水灰比是决定混凝土强度、耐久性和其他一系列物理力学性能的主要参数。对某种水泥就有一个最适宜的比值，过大或过小都会使强度等性能受到影响。选用相同的材料，分别拌合水灰比为0.4、0.45、0.5三组水泥砂浆，分别测定其软化系数、吸水率和吸水速率。
经试验检测，水灰比为0.4的水泥混凝土试块的软化系数为0.83，10分钟的吸水率为18.42%，30分钟的吸水率为25.90%，饱和吸水率为27.12%。水灰比为0.45的水泥混凝土试块的软化系数为0.87，其10分钟的吸水率为17.5%，30分钟的吸水率为24.53%，饱和吸水率为26.7%。水灰比为0.50的水泥混凝土试块的软化系数为0.84，其10分钟的吸水率为16.9%，30分钟的吸水率为23.63%，饱和吸水率为25.45%。由此结果可知，水灰比接近0.45时，水泥混凝土的软化系数达到峰值，而随着水灰比的升高，水泥混凝土的吸水率降低，饱和吸水率降低，吸水速率也变小。水灰比越大，软化系数升高，说明材料的耐水性能上升，但从以往工程经验上看，水灰比超过一定值时，混凝土的抗压强度反而降低，所以对于同种建筑材料上，建议对于水下环境的工程建设，宜选用水灰比为0.45。
3.2骨料类型
骨料分别选用卵石、碎石和废渣分三组按统一的0.45水灰比配制，使用52.5PII水泥，并制作混凝土试块，并将三组试块编号为A、B、C，待各试块达到其凝结完毕后，分别进行试验，测定各自的软化系数、吸水率。
A组试块的干密度为554g/m3，抗压强度为2.43MPa，软化系数为0.85，饱和吸水率为25.4%；B组试块的干密度548g/m3，抗压强度为2.56MPa，软化系数为0.89，饱和吸水率为20.2%；C组试块的干密度537g/m3，抗压强度为2.25MPa，软化系数为0.86，饱和吸水率为19.9%。由试验结果可知三组试件中选用碎石作为骨料的抗压强度最高，容易满足工程中的荷载情况，软化系数及饱和吸水率上看，其耐水性也较高，对水下环境的工程应用较为合理。
3.3水泥品种
分别选用42.5P.O水泥、硫酸铝酸盐早强水泥和52.5PII水泥统一按水灰比为0.45配制并制成试块，并将三组试块编号为A、B、C，待各试块达到其凝结完毕后，分别进行试验，测定各自的软化系数、吸水率。
A组试块的干密度为536g/m3，抗压强度为2.57MPa，软化系数为0.87，饱和吸水率为26.7%；B组试块的干密度529g/m3，抗压强度为3.12MPa，软化系数为0.89，饱和吸水率为20.2%；C组试块的干密度561g/m3，抗压强度为2.38MPa，软化系数为0.90，饱和吸水率为18.9%。由试验结果可知硫酸铝酸盐早强水泥的抗压强度最高，更容易满足承载力要求，软化系数及吸水率也达到耐水性要求，这是由于早强水泥的凝结时间较短，避免产生气泡和空隙，使得该型号水泥的试块的耐水性能较高，且该型号构件的强度最高，应用于工程中，较为合适。
3.4其他因素
通过以往的工程经验可知，对于水泥混凝土的耐水性的提高还可以添加化学药剂（如速凝剂）、化学聚合物来完成，另外控制混凝土的入模温度（防止混凝土内外温差过高而产生温度应力引起裂缝）同样也是提高水泥混凝土耐水性的一个技术手段。其它通过控制施工的细节对水泥混凝土耐水性的影响尚需进一步的研究。
4结论
基于该防洪堤的加固建设工程，研究了对水泥混凝土耐水性的相关影响因素，通过试验对比分析，发现水灰比、骨料的类型（大小）、水泥品种对其影响较大，建议对于应用在水下工作环境的混凝土工程，应采用水灰比为0.45左右为宜；骨料宜采用碎石以增加混凝土的凝结强度，减小混凝土内部空隙率；早强水泥更适宜于增强水泥混凝土的耐水性，或对于普通水泥可以通过添加速凝剂来达到此目的；此外，控制混凝土的入模温度以及控制混凝土施工细节（如保证振捣均匀等）对于保证水泥混凝土的耐水性是有益的。
参考文献：
[1］赵群章，齐立伟，马志强等. 三峡茅坪溪土石坝心墙沥青混凝土耐水性试验［J］. 东北水利水电，2005，23（248）:48-49.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：水泥；混凝土；耐水性
Abstract: based on chongqing jiangbei yao makes the levees of strengthening levees construction project, the research of cement concrete water resistance of the related factors, through the comparison and analysis of the test, analyses on cement concrete water resistance related factors, and put forward the concrete to improve the water resistance some technical way
Keywords: cement; Concrete; Water resistance
中圖分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
引言
水泥混凝土一旦出现开裂、腐蚀等现象，水分进入到混凝土构件内部，对构件内部的钢筋就失去了保护的作用，导致钢筋锈蚀，强度降低，直接影响了该混凝土构件的使用寿命，即降低了混凝土的耐久性。
目前国内对水泥混凝土的耐水性研究鲜见报道，目前研究较多的是沥青混凝土的耐水性，以及其他较新型混凝土的耐水性能的研究，从这些研究可知混凝土的耐水性能的提高的主旨在于降低水泥混凝土构件的吸水率，可以推广到水泥混凝土的耐水性研究中来。本文基于河堤加固工程的施工实例分析研究改善水泥混凝土的耐水性的若干技术途径。
1工程概况
重庆市江北区姚江堤防防洪堤全长2341m，百年一遇洪水位2.99～3.05米中型水利工程，防洪堤采用钢筋混凝土防洪墙，顶高程3.63m。本工程各类砼是构成主体工程的主要施工项目。
由于三峡水利枢纽工程的建设，三峡库区的水位上升了一百多米，对重庆市的防洪堤水利工程提出了更高的要求，本工程采用的钢筋混凝土防洪墙设计使用寿命为100年，作为防护工程不容有失，需从根本上消除所有安全隐患，保证防洪堤能发挥到防洪、保卫沿岸居民的财产安全的作用。为提高水泥混凝土的耐久性，针对该防洪堤长期处于水下环境的特点，通过本次研究分析水泥混凝土的耐水性的影响因素，总结出提高水泥混凝土耐水性的相关技术方法。
2水泥混凝土耐水性评价方法
2.1软化系数
软化系数又称水稳定系数，由于国内对水泥混凝土耐水性的评定方法没有形成统一的标准，本次研究我们借鉴美国的相关规范为试验方法检测水泥混凝土的水稳定系数：要求成型两组共六个尺寸大小一样的圆柱形试件，其中直径为10.1cm，高位10cm，其中一组于大约20摄氏度空气中静置不少于4小时，而后测定其抗压强度R1；另一组先于60摄氏度的淡水中静置一周天（24小时），然后放入20摄氏度的水中静置4小时后测定其抗压强度R2，按式（1）计算该材料试件的软化系数。
软化系数=R1/R2 （1）
对于长期处于潮湿或水下环境的建筑材料，要求软化系数大于0.85，即认为其耐水性达到要求。
2.2吸水率和吸水速率
吸水率物质吸水性的量度。指在一定温度下把物质在水中浸泡一定时间所增加的重量百分率。吸水速率反应的是材料吸收水的速率的快慢，不同的材料吸水速率不同，通常吸水率和吸水速率是用来评价材料的耐水性的重要指标。
3水泥混凝土耐水性的试验方法与结果
影响水泥混凝土耐水性的主要因素有水灰比、骨料类型、水泥胶结速率（即水泥的性能）、拌合后混凝土的均质性等。基于这些因素的考虑，本次试验提出相关设想：
3.1水灰比
水灰比指的是拌制水泥浆、砂浆、混凝土时所用的水和水泥的重量之比。水灰比影响混凝土的流变性能、水泥浆凝聚结构以及其硬化后的密实度，因而在组成材料给定的情况下，水灰比是决定混凝土强度、耐久性和其他一系列物理力学性能的主要参数。对某种水泥就有一个最适宜的比值，过大或过小都会使强度等性能受到影响。选用相同的材料，分别拌合水灰比为0.4、0.45、0.5三组水泥砂浆，分别测定其软化系数、吸水率和吸水速率。
经试验检测，水灰比为0.4的水泥混凝土试块的软化系数为0.83，10分钟的吸水率为18.42%，30分钟的吸水率为25.90%，饱和吸水率为27.12%。水灰比为0.45的水泥混凝土试块的软化系数为0.87，其10分钟的吸水率为17.5%，30分钟的吸水率为24.53%，饱和吸水率为26.7%。水灰比为0.50的水泥混凝土试块的软化系数为0.84，其10分钟的吸水率为16.9%，30分钟的吸水率为23.63%，饱和吸水率为25.45%。由此结果可知，水灰比接近0.45时，水泥混凝土的软化系数达到峰值，而随着水灰比的升高，水泥混凝土的吸水率降低，饱和吸水率降低，吸水速率也变小。水灰比越大，软化系数升高，说明材料的耐水性能上升，但从以往工程经验上看，水灰比超过一定值时，混凝土的抗压强度反而降低，所以对于同种建筑材料上，建议对于水下环境的工程建设，宜选用水灰比为0.45。
3.2骨料类型
骨料分别选用卵石、碎石和废渣分三组按统一的0.45水灰比配制，使用52.5PII水泥，并制作混凝土试块，并将三组试块编号为A、B、C，待各试块达到其凝结完毕后，分别进行试验，测定各自的软化系数、吸水率。
A组试块的干密度为554g/m3，抗压强度为2.43MPa，软化系数为0.85，饱和吸水率为25.4%；B组试块的干密度548g/m3，抗压强度为2.56MPa，软化系数为0.89，饱和吸水率为20.2%；C组试块的干密度537g/m3，抗压强度为2.25MPa，软化系数为0.86，饱和吸水率为19.9%。由试验结果可知三组试件中选用碎石作为骨料的抗压强度最高，容易满足工程中的荷载情况，软化系数及饱和吸水率上看，其耐水性也较高，对水下环境的工程应用较为合理。
3.3水泥品种
分别选用42.5P.O水泥、硫酸铝酸盐早强水泥和52.5PII水泥统一按水灰比为0.45配制并制成试块，并将三组试块编号为A、B、C，待各试块达到其凝结完毕后，分别进行试验，测定各自的软化系数、吸水率。
A组试块的干密度为536g/m3，抗压强度为2.57MPa，软化系数为0.87，饱和吸水率为26.7%；B组试块的干密度529g/m3，抗压强度为3.12MPa，软化系数为0.89，饱和吸水率为20.2%；C组试块的干密度561g/m3，抗压强度为2.38MPa，软化系数为0.90，饱和吸水率为18.9%。由试验结果可知硫酸铝酸盐早强水泥的抗压强度最高，更容易满足承载力要求，软化系数及吸水率也达到耐水性要求，这是由于早强水泥的凝结时间较短，避免产生气泡和空隙，使得该型号水泥的试块的耐水性能较高，且该型号构件的强度最高，应用于工程中，较为合适。
3.4其他因素
通过以往的工程经验可知，对于水泥混凝土的耐水性的提高还可以添加化学药剂（如速凝剂）、化学聚合物来完成，另外控制混凝土的入模温度（防止混凝土内外温差过高而产生温度应力引起裂缝）同样也是提高水泥混凝土耐水性的一个技术手段。其它通过控制施工的细节对水泥混凝土耐水性的影响尚需进一步的研究。
4结论
基于该防洪堤的加固建设工程，研究了对水泥混凝土耐水性的相关影响因素，通过试验对比分析，发现水灰比、骨料的类型（大小）、水泥品种对其影响较大，建议对于应用在水下工作环境的混凝土工程，应采用水灰比为0.45左右为宜；骨料宜采用碎石以增加混凝土的凝结强度，减小混凝土内部空隙率；早强水泥更适宜于增强水泥混凝土的耐水性，或对于普通水泥可以通过添加速凝剂来达到此目的；此外，控制混凝土的入模温度以及控制混凝土施工细节（如保证振捣均匀等）对于保证水泥混凝土的耐水性是有益的。
参考文献：
[1］赵群章，齐立伟，马志强等. 三峡茅坪溪土石坝心墙沥青混凝土耐水性试验［J］. 东北水利水电，2005，23（248）:48-49.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。