1.4 水工混凝土技術的研究與進展概況

從20世紀50年代至今60多年，我國在水工混凝土原材料（水泥、摻合料、外加劑、骨料、纖維、聚合物）、混凝土配合比優化設計、水工混凝土耐久性與抗裂性、全級配大體積混凝土性能、接縫止水材料（塑料止水帶、橡膠止水帶、銅止水片、嵌縫材料等），以及水工混凝土修補材料（表面嵌縫堵漏材料、表面防滲材料、裂縫灌漿材料、剝蝕破壞修補材料、磨蝕修補材料、結構補強加固材料、水下修補材料、化學侵蝕防護材料等）都進行了大量試驗研究，并取得比較令人滿意的進展。

1.4.1 水工混凝土原材料

1.水泥

為了降低水工混凝土水泥水化熱溫升，20世紀60年代，長江科學院等單位研制成功低熱微膨脹水泥，20世紀90年代中國建筑材料科學研究院研制成功高貝利特水泥（低熱水泥），該水泥品種已列入低熱硅酸鹽水泥國家標準（GB 200—2003），中國水利水電科學院結構材料所對低熱水泥混凝土性能進行了大量試驗研究，并在三峽大壩工程做了現場試驗，與中熱水泥大壩混凝土性能作對比。

另外，為了利用高氧化鎂含量中熱水泥混凝土微膨脹性，在有條件的水泥廠生產氧化鎂含量3.5%～5.0%的中熱硅酸鹽水泥，用于大壩混凝土。為了降低水工混凝土早期水化熱，要求中熱水泥比表面積不宜大于300m²/kg。

2.摻合料

水工混凝土摻合料在20世紀90年代前一般采用Ⅱ、Ⅲ級粉煤灰作為摻合料，Ⅰ級灰很少，而在1996年三峽左岸大壩混凝土摻用Ⅰ級粉煤灰后，我國開發了大量Ⅰ級粉煤灰，很多火電廠都能生產Ⅰ級粉煤灰。除粉煤灰外，20世紀80年代開始對硅粉摻合料進行了研究與工程應用，特別是在抗沖磨混凝土與噴射混凝土中得到了應用。

20世紀90年代開始對磨細礦渣粉、凝灰巖粉、磷渣粉、錳礦渣粉進行研究與應用。1994年云南省照通魚洞水庫大壩混凝土采用磨細磷渣粉作為摻合料，云南弄令水電站碾壓混凝土壩采用火山灰作為碾壓混凝土摻合料，1997年云南省瀾滄江上大朝山水電站大壩混凝土采用凝灰巖粉與磷渣粉（各50%）作為摻合料，2006年云南土卡河碾壓混凝土壩，采用磨細礦渣粉作為碾壓摻合料等^［1-5］。

除以上粉煤灰、硅粉、磨細礦渣粉、磷渣粉、火山灰、凝灰巖粉等活性摻合料外，還對石灰巖粉、白云巖粉、輝綠巖粉等非活性摻合料進行了試驗研究與應用，如云南景洪水電站碾壓混凝土壩采用錳礦渣粉與石灰巖粉復摻作為碾壓混凝土摻合料，廣西百色水電站碾壓混凝土壩采用粉煤灰與輝綠巖粉復摻作為碾壓混凝土摻合料，以及由中國水電第11工程局施工的蒙古泰西爾水電站碾壓混凝土壩采用白云巖粉作為碾壓混凝土摻合料^［1-5］。

3.外加劑

水工混凝土常用外加劑主要有減水劑、引氣劑、泵送劑、速凝劑、膨脹劑、水下不分散劑等。

減水劑是水工混凝土最常用外加劑，已成為水工混凝土的第5組份。在20世紀60～70年代主要采用普通減水劑（第一代減水劑），其減水率相對較低，如木鈣（木質素橫酸鈣）、糖蜜減水劑等；在20世紀80年代研制成功第二代減水劑——高效減水劑，其減水劑率在12%以上，高效減水劑主要有萘系、三聚氰胺、蜜胺類高效減水劑，水工混凝土工程從20世紀80年代至今大量應用萘系減水劑；在20世紀90年代研制成功第三代減水劑——聚羧酸鹽類高性能減水劑，其減水率在25%以上，混凝土坍落度損失小，因此在水工抗沖磨混凝土，泵送混凝土中得到應用。

引氣劑主要用于有抗凍要求的水工混凝土。早在20世紀50年代初期修建佛子嶺連拱壩時就采用松香類引氣劑，后來研制成功松香熱聚物、松脂皂類引氣劑，到20世紀80年研制成功801引氣劑與DH₉引氣劑，以及用天然皂角制成的SJ引氣劑等。

泵送混凝土摻用的泵送劑，要求泵送混凝土坍落度（隨時間）損失小。萘系泵送劑混凝土坍落度損失較大，而20世紀90年代研制成功的聚羧酸鹽類泵送劑，其坍落損失較小。

速凝劑用于噴射混凝土。20世紀60～70年代噴射混凝土用速凝劑為有堿、固體粉狀的，主要用于干噴法；至20世紀90年代研制成功無堿、液態速凝劑，主要用于濕噴法。無堿液態速凝劑比有堿粉狀速凝劑有很大改進，具有很多優點，如噴射混凝土后期強度損失小，能顯著降低回彈率，對人體皮膚無腐蝕作用，對環境無污染等。

膨脹劑主要用于膨脹混凝土。1985年我國研制成功鋁酸鈣膨脹劑（AEA），1986年研制出第一代硫鋁酸鈣膨脹劑（UEA），20世紀80年代還研制成功硫鋁酸鈣——氧化鈣類膨脹劑（CEA），還有氧化鈣類膨脹劑。我國水利水電行業還利用輕燒氧化鎂作為膨脹劑配制水工大體積補償收縮混凝土。在水利水電工程中常用的膨脹劑主要有UEA膨脹劑與輕燒氧化鎂膨脹劑等。

水下不分散劑用于水下不分散混凝土。1985年原石油部施工技術研究所研制成功我國第一種水下不分散劑UWB-1，后來交通部二航局科研所研制出水下不分散劑PN，20世紀90年代南京水利科學研究所研制成功NNDC-2型水下不分散劑，中國水利水電科學研究院研制成功NDC-1A水下不分散劑，華東勘測設計研究院科研所研制成功NDC-A與NDC-B水下不分散劑。

4.骨料

20世紀50年代，我國水利水電工程混凝土砂石骨料采用天然骨料——砂卵石。20世紀60年代，首先在四川映秀灣水電站工地開始研究開發人工骨料，即人工砂與人工碎石；20世紀70年代修建烏江渡水電站時，采用石灰巖人工骨料取得很好的技術經濟效果；隨后在我國很多缺乏天然骨料的大中型水利水電工程采用人工骨料混凝土，如長江三峽二期與三期工程全部采用人工骨料。人工骨料巖性從最初用的石灰巖，到后來采用花崗巖、玄武巖、輝綠巖、石英砂巖、白云巖等。

水工混凝土骨料，除采用天然骨料、人工骨料外，還采用天然與人工混合骨料，如天然河砂配人工粗骨料，人工砂配河卵石，甚至細骨料有天然河砂與人工砂混合組成的混合砂，粗骨料也有天然河卵石與人工碎石混合組成的，還有兩種不同巖石的人工碎石混合組成粗骨料等。因此水工混凝土骨料采用天然骨料、人工骨料與混合骨料三大類。

5.纖維

水工混凝土常用纖維主要有鋼纖維、合成纖維、巖石纖維、纖維素纖維、碳纖維等。

20世紀80年代前主要用鋼纖維，后來研發了合成纖維、玄武巖纖維、碳纖維等。而鋼纖維從開始采用熔抽型鋼纖維，后來采用鋼絲切斷型、薄板剪切型與鋼錠銑削型鋼纖維，鋼纖維形狀從開始的平直形，發展到壓痕形、波形、端鉤形、大頭形、不規則麻面等異形鋼纖維。

合成纖維從開始聚丙烯（丙綸）纖維，后來研發了聚丙烯腈（腈綸）纖維、聚酰胺（尼龍）纖維、改性聚酯（滌綸）纖維與聚乙烯醇纖維（PVA）等。合成纖維形狀從開始的單絲纖維，發展到束狀單絲和膜裂網狀纖維等。

巖石纖維是巖石熔化后抽絲而得，如玄武巖纖維等。

纖維素纖維是從植物纖維提取加工而成，如UF500纖維素纖維。

碳纖維主要用于鋼筋混凝土結構補強加固用，常用碳纖維產品是碳纖維布。

6.聚合物

聚合物主要用于對水泥砂漿或水泥混凝土改性，以提高水泥混凝土（砂漿）的變形性能。常用的聚合物有丙乳、氯丁膠乳、丁苯膠乳、乙烯—醋酸乙烯共聚乳液等。

1.4.2 水工混凝土配合比優化設計

水工混凝土配合比設計優化的目標是盡量降低混凝土用水量，相應減小水泥用量，降低水化熱溫升，提高混凝土抗裂性。例如長江三峽二期工程混凝土配合比，在設計階段采用普通減水劑、不摻粉煤灰、花崗巖人工骨料大壩混凝土（四級配）用水量高達120kg/m³。在施工前，進行為期兩年半時間的三峽工程混凝土配合比優化設計試驗，通過三條措施，即摻高效減水劑、摻Ⅰ級粉煤灰、摻優質引氣劑，混凝土減水率高達30%，使四級配大壩混凝土用水量由120kg/m³降到85kg/m³左右，相應降低了水泥用量，提高了混凝土性能。水工混凝土配合優化設計主要途徑如下：

（1）選用低熱水泥或中熱水泥，以降低水化熱溫升。

（2）盡量選用線脹系數小、粒形圓順的巖石，如石灰巖等。

（3）摻用優質粉煤灰，在條件允許情況下，盡量摻用Ⅰ級粉煤灰，其需水量比不大于95%，相當于固體減水劑。

（4）摻用高效減水劑或高性能減水劑（第三代減水劑），以盡量降低混凝土用水量。

（5）摻用優質引氣劑，其減水率可達6%。

1.4.3 水工混凝土耐久性

1.抗凍性

水工混凝土抗凍性試驗方法，從20世紀50～70年代采用慢凍法，到20世紀80年代初從日本進口全自動快速凍融試驗機后采用快凍法，慢凍法1個凍融循環24h，而快凍法一個凍融循環3.5～4.0h，提高了試驗效率。

水工混凝土抗凍性主要開展了凍融破壞機理、微觀結構的研究，并進行了大壩混凝土、碾壓混凝土、高強混凝土抗凍特性試驗研究，以及初步提出適合我國國情，以混凝土結構安全使用壽命為目標的混凝土抗凍性定量化設計方法及相關技術條件^［1-6］。

以上抗凍試件都是濕篩二級配混凝土小試件（100mm×100mm×400mm），而實際大壩混凝土為四級配，因此在21世紀初開展了全級配混凝土大試件（400mm×400mm×1600mm）抗凍試驗，取得了很好試驗研究成果。

2.抗沖磨與抗空蝕性

20世紀60年代初，中國水利水電科學研究院首先研制成功混凝土沖刷儀（圓環法）與混凝土空蝕試驗設備，并制訂了混凝土抗沖磨與抗空蝕試驗方法。20世紀80年代南京水利科學研究院從美國引進鋼球沖刷儀與水下鋼球法抗沖磨試驗方法，也成為《水工混凝土試驗規程》規定抗沖磨試驗方法之一。隨著高壩高水頭泄洪建筑物的修建，提出高流速沖磨試驗要求，因此在21世紀初中國水利水電科學研究院研制成功高流速混凝土沖刷儀，最高流速達40m/s（原沖刷儀為14.3m/s），試件斷面尺寸為100mm×100mm，頂徑500mm、底徑490mm的圓環，該沖刷儀已列入《水工混凝土試驗規程》（SL 352—2006）作為標準試驗設備。

抗沖磨與抗空蝕混凝土材料方面進行大量試驗研究，從20世紀60～70年代的環氧樹脂混凝土、呋喃樹脂砂漿、鑄石板、鑄鐵板、輕型鋼軌鋃青杠木（或鑄石板）等，到20世紀80年代開始至今的鑄石骨料混凝土、鐵礦石骨料混凝土、硅粉高強混凝土（最高為C70）、粉煤灰高強抗沖磨混凝土、多元膠凝材料抗沖磨混凝土、“海島結構”環氧合金材料等。另外，還從美國引進聚脲抗沖磨防護材料等。

3.化學侵蝕性

20世紀80年代，主要開展無壓力水條件下的混凝土溶蝕與硫酸鹽侵蝕試驗研究，至20世紀90年代，中國水利水電科學研究院進行了模擬實際工作條件的壓力水作用下混凝土滲漏溶蝕試驗研究，以及高濃度及應力作用下混凝土硫酸鹽侵蝕試驗研究。

4.堿骨料反應

20世紀50年代就開始進行堿活性骨料檢驗方法與抑制堿骨料反應措施研究，骨料堿活性檢驗試驗方法，20世紀50年代的巖相法、化學法、砂漿棒長度法一直沿用至今。20世紀80年代開始研究砂漿棒快速法與混凝土棱柱體法，至20世紀90年代該兩種新方法逐漸成熟，后被列入《水工混凝土試驗規程》（DL/T 5150—2001）及SL 352—2006，作為標準試驗方法。

抑制堿骨料反應措施研究，主要進行了采用低堿水泥（堿含量小于0.6%），摻加粉煤灰、硅粉、礦渣粉等摻合料，控制混凝土總堿量等三方面試驗研究。

1.4.4 水工混凝土抗裂性

1.采取“三摻”措施提高混凝土抗裂性

20世紀60年代，中國水利水電科學研究院在劉家峽大壩工地進行了科研與生產相結合的開創性研究，優化大壩混凝土配合比，使天然骨料四級配大壩混凝土用水量降至80kg/m³，膠材用量降至140～160kg/m³。20世紀90年代國家“八五”科技攻關項目——大體積混凝土材料特性及配合比優化設計研究，采取摻高效減水劑、優質粉煤灰、優質引氣劑等“三摻”措施，對二灘拱壩混凝土配合比優化設計，達到了高強（180d抗壓強度40MPa）、中熱（28d絕熱溫升25℃左右）、低彈（180d彈模35GPa）的技術要求，配合比優化后混凝土抗裂系數比原設計配合比提高45%左右。1996-1998年對長江三峽二期工程混凝土配合比優化設計，也采取“三摻”措施，使四級配人工骨料混凝土用水量由原設計配合比的120kg/m³降低至85kg/m³左右，大大改善混凝土性能，特別是提高了混凝土抗裂性。后來小灣等大壩混凝土配合比優化設計也同樣采用“三摻”措施，提高了混凝土抗裂性。

2.低熱高抗裂新型大壩混凝土

20世紀90年代中國水利水電科學研究院與中國建筑材料科學研究院合作，研究開發了高貝利水泥，配制成功低熱高抗裂新型大壩混凝土，并開展了變溫養護條件下混凝土抗壓強度、抗拉強度、彈性模量、極限拉伸等性能試驗。試驗結果表明，低熱高抗裂新型大壩混凝土的抗裂性優于中熱水泥大壩混凝土。

3.水工混凝土抗裂性表達式

從20世紀60年代開始就對水工混凝土材料抗裂性表達式進行了研究，并提出其表達式。長期以來，水工混凝土材料抗裂性表達式提出了不少水工混凝土抗裂指數計算式，直到21世紀初中國水利水電科學研究院提出水工混凝土材料抗裂性（抗裂指數）與水工混凝土結構抗裂性（抗裂安全系數）的區別，對以往已有的水工混凝土材料抗裂指數計算公式進行了評價，指出它們存在考慮因素不全、公式物理意義不明確及考慮現場情況等問題，并提出考慮因素全面、物理意義明確的水工混凝土材料抗裂指數計算公式。

4.提高水工混凝土結構抗裂性措施

通過50多年來研究與實踐，歸納起來提高水工混凝土結構抗裂性的技術措施主要有兩方面，一方面是提高混凝土材料本身的抗裂能力，即選擇優質骨料（如線脹系數較小骨料）、選用發熱量低且有微膨脹自生體積變形的水泥、摻用活性摻合料（粉煤類、礦渣粉等），以及優化混凝土配合比等；另一方面是采取施工措施，造就混凝土能適應的人為環境（約束條件、溫度、濕度等），即合理分縫分塊、降低澆筑溫度、通水冷卻、加強養護與表面保護等。

1.4.5 特種混凝土

1.碾壓混凝土

1978年我國開始研究碾壓混凝土筑壩技術，1986年修建我國第一座碾壓混凝土重力壩——福建坑口水電站大壩，高56.8m，以后修建了很多碾壓混凝土重力壩、拱壩。30多年來，在碾壓混凝土筑壩技術方面進行了大量試驗研究與工程應用，主要進行高摻量粉煤灰碾壓混凝土、人工砂中石粉利用、碾壓混凝土層面結合、碾壓混凝土抗凍性、變態混凝土的變態機理與變態漿材、多元膠凝粉體作為碾壓混凝土膠凝材料、新型摻合料（如石灰巖粉等），以及碾壓混凝土拱壩接縫重復灌漿技術與碾壓混凝土層面允許間隔時間檢測儀等試驗研究，取得了很多有價值的研究成果。

2.噴射混凝土

1968年我國回龍山水電站地下廠房首先采用噴射混凝土與錨桿相合的支護，40多年來，噴射混凝土技術得到了很大發展與創新，從干噴機到濕噴機，從手工操作到智能機械手噴射，從粉狀有堿速凝劑到液態無堿速凝劑，使噴射混凝土質量大大提高。

從噴射混凝土材料來看，20世紀80年代開始進行鋼纖維噴射混凝土的研究及應用，20世紀90年代進行了聚丙烯纖維噴射混凝土研究與應用工作。

另外，2006年中國水利水電科學研究院對以往三種噴射混凝土與圍巖粘結強度檢測方法進行評價，并創造一種新檢測方法——噴射成型試件軸拉法。

3.泵送混凝土

20世紀50年代從國外引進泵送混凝土技術，到20世紀60年代上海重型機械廠生產了仿蘇C-284型混凝土泵（排量40m³/h），1981年原電力工業部水電七局水工機械廠研制成HB-30型混凝土泵。在泵送混凝土材料方面，主要進行摻用優質粉煤灰（提高可泵性、減少水泥用量、降低水化熱溫升），摻鋼纖維、聚丙烯纖維泵送混凝土的研究及應用，以及三級配（最大骨料粒徑80mm）泵送混凝土的施工技術研究等。

4.膨脹混凝土

20世紀50年代，膨脹混凝土采用膨脹水泥拌制，直到20世紀70年代我國研制成功膨脹劑，從此采用摻膨脹劑來拌制膨脹混凝土，主要產品有硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣—氧化鈣類、氧化鈣類等三類膨脹劑。

我國水利水電行業，在20世紀80年代采用輕燒氧化鎂膨脹劑來拌制水工大體積補償收縮混凝土，輕燒氧化鎂是由菱鎂礦石（MgCO₃）經1000℃左右溫度煅燒、粉磨而成。

另外，根據要求膨脹量大小，將膨脹混凝土分成微膨脹、小膨脹、較大膨脹與大膨脹四個等級，分別用于大體積混凝土補償收縮、補償收縮混凝土、填充用膨脹混凝土、自應力混凝土。

1985年由原石油部施工技術研究所從日本引進水下不分散混凝土施工技術，并研制成功我國第一種水下不分散劑UWB-1，爾后交通部二航局科研所、南京水利科學研究院、中國水利水電科學研究院、華東勘測設計研究院等單位先后都研制成功水下不分散劑，并進行了水下不分散混凝土施工技術研究。另外，中國水利水電科學研究院還主編了電力行業標準《水下不分散混凝土試驗規程》（DL/T 5117-2000）。

6.纖維混凝土

20世紀80年代開始鋼纖維混凝土研究與應用，主要用于抗沖磨部位。20世紀90年代開始合成纖維（聚丙烯纖維、聚丙烯腈纖維與聚乙烯醇纖維等）混凝土，以及巖石纖維（玄武巖纖維）混凝土的研究與應用，合成纖維混凝土主要用于混凝土面板堆石壩的混凝土面板等工程。建工行業制定了《鋼纖維混凝土》（JC/T 3064—1999）與CECS38∶2004《纖維混凝土結構技術規程》等標準。

7.自密實混凝土

20世紀90年代，我國建工部門從日本引進自密實混凝土，我國水利水電行業也開始進行自密實混凝土的研究與應用工作，如長江三峽工程導流底孔封堵曾用過自密實泵送混凝土。我國中南大學等單位2005年制定了《自密實高性能混凝土設計與施工指南》，中國土木工程學會標準化委會員制定了《自密實混凝土應用技術規范》（CECS203∶2006）。

8.防滲墻混凝土

20世紀50年代末，我國水利水電工程砂礫石基礎處理采用防滲墻，墻體材料為普通混凝土。為了降低其彈性模量，在混凝土中摻黏土，即黏土混凝土。至20世紀70年代末開始研究在防滲混凝土中摻粉煤灰與減水劑，即粉煤灰混凝土墻體材料，如葛洲壩工程大江上游圍堰防滲墻就采用粉煤灰混凝土，節約水泥，增加流動性，便于施工。隨著水利水電工程規模不斷加大，防滲墻承受的水頭日益提高，20世紀90年代開始研究高強低彈防滲墻混凝土，并在四川冶勒100m深混凝土防滲墻中得到應用，其28d抗壓強度大于50MPa、28d彈性模量僅21.5GPa。

9.聚合物混凝土

聚合物混凝土主要用于水工混凝土建筑物修補工程，常用聚合物水泥混凝土（砂漿），常用聚合物有丙乳（丙烯酸共聚乳液）、氯丁膠乳、丁苯膠乳、氯偏膠乳等。

10.瀝青混凝土

20世紀70年代初，東北白河水電站大壩（壩高24.5m）與甘肅省黨河水庫大壩（壩高58m）開始采用瀝青混凝土防滲，當時瀝青含蠟量較高，品質較差，隨著我國化學工業的發展，我國瀝青品質在不斷提高。40多年來，我國水工瀝青混凝土防滲技術已得到了較大發展，主要進行了改性瀝青、乳化瀝青、瀝青混凝土熱穩定性、低溫抗裂性、抗老化性、水穩定性及抗疲勞等試驗研究，并編制了《水工瀝青混凝土試驗規程》（DL/T 5362—2006）。水工瀝青混凝土廣泛應用于引水渠道與土石壩防滲工程，以及土石壩與混凝土壩滲漏處理工程等。

1.4.6 全級配大壩混凝土性能

1984年我國首次結合東江大壩工程開展了全級配大壩混凝土性能的試驗研究工作，此后陸續進行了五強溪、二灘、三峽、小灣、龍灘等大壩全級混凝土性能試驗研究。20世紀80～90年代主要進行全級配大壩混凝土抗壓強度大試件（45cm×45cm×45cm）、劈拉強度大試件（45cm×45cm×45cm）、軸拉強度大試件（φ45cm×135cm）、極限拉伸大試件（φ45cm×135cm）、彈性模量大試件（φ45cm×90cm）、徐變與干縮及自生體積變形大試件（φ45cm×90cm）、抗滲大試件（φ45cm×45cm）等試驗研究，至21世紀10年代開展了全級配大壩混凝土抗凍大試件（45cm×45cm×170cm）的試驗研究。另外，20世紀90年代還結合小灣工程進行了全級配混凝土動載力學特性試驗研究。

全級配大壩混凝土大試件與濕篩二級配混凝土小試件對比試驗結果表明，大試件抗壓強度為小試件的80%～90%，大試件劈拉強度為小試件的70%～80%，大試件軸拉強度為小試件的50%～60%，大試件極限拉伸為小試件的50%～70%，大試件彈性模量與小試件的基本接近或稍大，大試件干縮為小試件的30%～40%，大試件徐變與小試件徐變比約為兩者灰漿率比，大試件自生體積膨脹變形比小試件的小，而大試件自生體積收縮變形比小試件有大，大試件泊桑比為小試件的80%左右，大試件抗滲性比小試件的差，大試件抗凍性比小試件差。大試件動載抗壓強度比大試件靜載強度提高16%左右，大試件動載抗壓縮彈模比大試件靜載彈模提高18%左右。

1.4.7 水工混凝土接縫止水結構與材料^［1-6］

1.水工混凝土接縫止水結構

20世紀80年代，結合混凝土面板堆石壩工程，開展了銅止水片、塑料止水帶與流動性填料止水結構的工作原理、材料性能要求及止水結構設計方法的研究；20世紀90年代，結合水布亞面板壩（223m高）工程，開展了高面板壩接縫止水結構大模型試驗及銅止水數值分析計算；21世紀10年代，結合吉林臺面板壩工程，研制出GB自愈型止水結構。以上試驗研究成果均在面板壩工程中得到應用。

2.水工混凝土接縫止水材料

（1）止水帶。

20世紀60年代，中國水利水電科學研究院結構材料研究所在國內率先研制成功塑料止水帶（PVC止水帶），后來又研制成功橡塑止水帶與橡膠止水帶。20世紀90年代，根據面板堆石壩面板周邊縫的運行特點，研發了適應大變形的波形橡膠止水帶。根據工程施工需要，又開發了現場硫化接頭儀，可以在工地實現橡膠止水帶現場對接。

為了提高止水帶與混凝土粘結性能與抗繞滲性能，研發了GB復合銅止水片、GB復合橡膠止水帶等。

（2）嵌縫止水材料。

20世紀80年代研發了非硫化丁基橡膠嵌縫材料。為了降低成本，采用再生丁基橡膠研制成功GB嵌縫止水材料，廣泛應用于面板堆石壩混凝土面板工程。

20世紀90年代研制成功聚硫密封膠、聚氨酯嵌縫密封材料、GBW遇水膨脹型嵌縫材料，以及GB復合橡膠止水板，加筋橡膠止水蓋板等接縫表層止水材料。

另外，2005年中國水利水電科學研究院編寫并頒布了《水工建筑物止水帶技術規范》（DL/T 5215-2005）與《水工建筑物塑性嵌縫材料技術標準》（DL/T 949-2005）等。

1.4.8 水工混凝土建筑物修補材料^［1-7］

20世紀60年代初，采用環氧砂漿材料修補新安江廠房頂溢流面，從此我國開始進行水工混凝土建筑物修補材料的研究與應用。此后，開展了各種抗沖磨破壞修補材料（如環氧砂漿、呋喃砂漿、輝綠巖鑄石、鑄鐵板、鋼板等）的試驗研究及應用，隨后又開展了混凝土裂縫處理的灌漿材料（如丙凝、甲凝、環氧等漿材）。20世紀80～90年代進行了滲漏、裂縫、剝蝕等各種修補材料的研究與應用，如表面嵌縫封堵材料、表面防滲材料、裂縫灌漿材料、剝蝕破壞修補材料、磨蝕破壞修補材料、結構補強加固材料、水下修補材料與化學侵蝕防護材料等。

以上八大類修補材料主要包括以下材料^［1-7］：

（1）表面嵌縫封堵材料。

表面嵌縫封堵材料主要用于裂縫灌漿處理開槽嵌填、伸縮縫堵漏嵌填、集中滲漏封堵等。常用的表面嵌縫封堵材料有聚合物水泥砂漿、環氧砂漿、非硫化丁基橡膠、GB嵌縫材料、SR塑性止水材料、彈性聚氨酯嵌縫材料、膩子型膨脹橡膠、聚硫嵌縫密封材料等。

（2）表面防滲材料。

表面防滲材料主要用于處理大面積散滲。常用的表面防滲材料有聚合物水泥砂漿、瀝青砂漿、鋼絲網噴混凝土（砂漿）、環氧玻璃絲布復合材料（玻璃鋼）、橡膠片材、聚氯乙烯防水卷材、GB復合土工膜止水板、SR防滲蓋片、水泥基滲透結晶型防水材料、防水涂料等。

（3）裂縫灌漿材料。

灌漿材料主要用于滲水裂縫防滲處理、混凝土裂縫結構補強、混凝土伸縮縫滲水處理，以及基礎與繞壩滲漏處理等。常用灌漿材料有水泥類漿材、環氧樹脂類漿材、丙烯酰胺類漿材料、丙烯酸鹽類漿材、甲基丙烯酸酯類漿材、聚氨酯類漿材、瀝青類漿材、互穿網絡復合漿材等。

（4）剝蝕破壞修補材料。

剝蝕破壞修補材料主要用于凍融破壞、鋼筋銹蝕引起的混凝土保護層剝落等。常用的剝蝕破壞修補材料有水泥砂漿、預縮水泥砂漿、聚合物水泥砂漿、環氧砂漿、水泥混凝土、聚合水泥混凝土、環氧樹脂混凝土、噴射混凝土、高抗凍性混凝土、鋼筋阻銹劑、界面處理劑與防護涂料等。

（5）磨蝕破壞修補材料。

磨蝕破壞修補材料主要用于高速水流或夾沙（石）高速水流引起的混凝土沖磨與空蝕破壞修補。常用的磨蝕破壞修補材料有高強水泥砂漿、高強水泥石英砂漿、環氧砂漿、高強耐磨硅粉混凝土（砂漿）、高強耐磨粉煤灰混凝土（砂漿）、低收縮硅粉混凝土、多元膠凝材料抗沖磨混凝土、聚脲抗沖磨材料，以及“海島結構”環氧合金抗沖磨材料等。

（6）結構補強加固材料。

結構補強加固材料主要用于混凝土結構與鋼筋混凝土結構承載能力不夠的補強加固工程。常用的結構補強加固材料有補強灌漿材料、鋼板與粘結劑、預應力錨桿或錨索、玻璃鋼、噴射混凝土、碳纖維復合材料等。

（7）水下修補材料。

水下修補材料主要用于水下混凝土建筑物裂縫、滲漏及沖坑等病害的修補。常用的水下修補材料有水下環氧砂漿、SXM水下快速密封材料、GBW遇水膨脹止水條、HK-963水下粘結劑、橡膠片材、SR防滲蓋片、GB復合土工膜止水板、水下不分散混凝土（砂漿）、水下聚合物混凝土（砂漿）、水下環氧灌漿材料、水溶性聚氨酯漿材、聚氨酯/環氧樹脂復合漿材、聚氨酯/甲凝復合漿材。

（8）化學侵蝕防護材料。

化學侵蝕防護材料主要用于溶出性侵蝕（滲漏、擴散）、分解性侵蝕（酸性侵蝕、碳酸與硫氫酸侵蝕、鎂鹽與胺鹽侵蝕）、鹽類侵蝕（硫酸鹽侵蝕、鹽類結晶侵蝕、苛性堿侵蝕）、有機質侵蝕（油類侵蝕、生物侵蝕）等化學侵蝕的防護，以及以上化學侵蝕破壞的修補。常用的化學侵蝕防護材料有硫鋁酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥、摻礦渣硫鋁酸鹽水泥、摻活性摻合料硅酸鹽水泥、聚合物水泥砂漿等。