关键词：水利施工；新型混凝土材料；材料优势；施工要点
混凝土是水利工程建设中最核心的施工材料。新型混凝土的应用，给水利施工企业带来了新的发展。
1新型混凝土的优异性能
与传统混凝土相比，新型混凝土不仅包括了其良好的特性，而且更胜一筹，拥有更多更优的性能。新型混凝土与时俱进，满足当前水利项目发展的新标准、高要求，与水利工程的创新前行步调一致。为了与时代同步，也为了满足施工企业的需求，新型混凝土以高强、轻质为发展宗旨，它的抗压能力更强，强度等级范围更广，耐久性更好，有较强的抗冻融能力，并且更加耐磨损、抗腐蚀，大幅度提高了防渗、防暴、防灾的性能。材质轻盈的新型混凝土有更好更佳的实用性能，它的出现受到了众多水利施工企业的欢迎，被有前瞻意识的水利人快速选择、接纳，成为施工现场最受欢迎的宠儿。
2新型混凝土的种类
2.1经济实惠的高性能混凝土
高性能混凝土材料适应性强，具备较高的强度，有利于体积的稳定。利用科学技术，大大提高了混凝土的力学性能和耐久性。制作时，采用低水胶比、优质原材料、足量的添加剂科学配置而成。值得一说的是，将耐久性比较强的高性能混凝土材料应用到工程建设中，可以适当延长水工建筑物的使用年限。与旧有的混凝土相比，高性能混凝土中加入了多种矿物掺和料和超塑化剂，配比和组成更为复杂，标准更高，要求更多。
2.2常被用于特殊结构中的高强混凝土
高强度混凝土的抗压轻度是普通混凝土的5倍左右。基于此，将其应用于水利施工中最合适，因为能够减小构件的截面。因为高强度混凝土具有密度大、抗变形能力强、抗压强度高3大优势，使得其被广泛应用于某些特殊结构中。作为高强度的新型人工建筑材料，高强度混凝土由原材料砂、石、水泥、硅粉、矿渣、减水剂等多种物质制作而成。
2.3耐久性不俗的轻集料混凝土
抗震性能佳且保温、隔热是轻集料混凝土的优势。它是由轻砂、轻粗集料（或普通砂与水泥和水）精心配制而成的。
2.4性能优良的自密实混凝土
较强的保水性、流动性、黏聚性是自密实混凝土的出色性能。正是源于自密实混凝土本身所具备的优势，大大降低了施工噪声，有效改善了周边的施工环境。自密实混凝土是指混凝土搅拌物主要依靠自重填充模型的。
3新型混凝土施工要点和关键因素
多个现实案例表明，选用合理的新型混凝土材料，并科学运用与之相匹配的新型混凝土施工技术，是为水利工程施工质量添石加瓦的不错选择。
3.1新型混凝土的施工要点
3.1.1施工前做好准备工作
运用新型混凝土施工前，要做好充分、周详的技术和知识准备工作。具体工作有以下几点：①观察施工场地的特征，选择适宜的原材料。②遵循混凝土配置方案，保证选择的合理性。科学、合理的选择能够有效缩短混凝土的水化时间。③与普通混凝土相比，新型混凝土的性能和材料具有一定的特殊性。所以，在配置新型混凝土时，要认真权衡，选用正确的配置环境和配置条件。秉承“经济适用”的配置原则，借用最新的科技成果，经过合力配置测试之后，即可配比出最科学的混凝土配置方案。如此配置的优点是，既能保证材料质量，又能降低配置成本。在此需要善意提醒的是，完成方案配比之后，要开始搅拌它。在搅拌期间，及时添加适量的外加剂和活性掺和料，以增强混凝土的特性。
3.1.2施工技术的重要环节
新型混凝土的浇筑作业较为复杂，所以，在施工过程中，要借助先进现代技术，制订科学的浇筑步骤。在浇筑前，务必依据施工要求和标准，正确操作，从严视之。
3.1.3专人监管，严把浇筑质量
在浇筑期间，交付专人监管，保证混凝土中无气泡产生，把好混凝土的浇筑质量关。
3.2新型混凝土施工关键因素
3.2.1水泥的水热化
搅拌混凝土时，水泥出现水热化现象。这是因为水泥本身的特殊性质。水泥水热化现象的产生，会带来较大的温差，导致裂缝线性度出现，进而影响建筑工程的稳定性和耐久性。
3.2.2材料质量
这是直接影响建筑质量的另一个重要因素。良好的施工工艺外加优质的施工材料，才能打造出优质工程。在配置混凝土时，除了要保证材料的配比，还要选择合理的生产材料，以确保工程的整体质量。
3.3注重新型混凝土的养护工作
板和梁的质量是水利施工钢筋、模板作业中需要重点考虑的问题。在作业过程中，混凝土是用来保护钢筋的，防止钢筋暴露在外而被腐蚀。正因如此，使用新型混凝土时，务必提前明晰其使用条件和特性。只有这样，才能用性能优异的新型混凝土呈现出最佳的施工效果。
4新型混凝土的具体运用
4.1微坍落度混凝土
灰浆量少、超干硬性是微坍落度混凝土的2大特性。这种混凝土之所以具备这2大特性，原因是在施工过程中，微坍落度混凝土会骨料分离，继而形成微小的渗漏通道，减小层间的结合力。凝胶材料碾压混凝土防渗是现在常用的防渗手段之一。在混凝土坝体的同一仓面和上下游坝面接近模板以及其他不易碾压的部位，借力微坍落度混凝土，用振捣棒振捣密实。这样做，不仅不会影响施工进度，还会加快施工精度，促使工程高质高效完成。
4.2聚丙烯纤维混凝土
为了防止混凝土表面形成收缩性裂缝，在一般的水利工程建筑设计中，都会设计一个间距为15～20mm的钢筋网。对于水利工程来说，使用聚丙烯纤维混凝土，能达到防收缩性裂缝的目的，并且效果喜人。干缩量小，且在初凝时足以抗衡塑性收缩裂纹，是聚丙烯纤维混凝土的显著特性。的确，工程建设运用聚丙烯纤维混凝土之后，施工难度减小，施工时间缩短。另外，与添加钢筋网相比，使用聚丙烯纤维混凝土能节约成本，减少经济支出。
4.3钢纤维混凝土
防腐蚀、抗磨损、抗水流冲刷是钢纤维混凝土优于其他类型混凝土的地方。但是，这种混凝土的缺点是造价高，施工不易，难度很大。可是，钢纤维混凝土的实用性很强，本身也很牢固。正是基于这种特质，钢纤维混凝土的使用十分受限。
5结束语
关键词：土工合成材料；加筋土；性能；应用
引言
在古代天然土工材料加筋土已得到应用，现代加筋土的概念被提出来后，人们设计了多种诸如强度较大的天然材料、钢筋、钢带、土工合成材料等加筋材料，加筋土技术从经验判断上升到理论设计阶段。随着合成纤维的飞速发展，土工合成材料加筋土技术已经与传统的设计方法一样，被大众所接受认可，并逐步体现出它的优势。
1.土工合成材料的性能
1.1材料性能和类型
土工合成材料主要是以聚酯纤维、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙纤维等高分子化学材料作为原材料而制成的各种类型产品，它是土木工程中应用的一种新型工程材料，具有排水、反虑、隔离、加固补强、保护和防渗等六个方面的性能。
土工合成材料有以制造方法分类的，也有以结构和性能分类的，还没有合理、明确的统一定义和分类。一般将土工合成材料分为广义土工织物、土工膜和土工复合产品。广义土工织物有土工布、土工编物、土工格栅、土工网、土工垫和土工模袋等，土工复合产品有复合土工膜、复合土工织物和复合防（排）水材料等。在我国，规范推荐主要使用土工格栅、复合土工带、复合拉筋带和土工织物等加筋材料。
1.2土工合成材料的优点
与传统工程材料相比，土工合成材料具有4个方面的优势：纤维习性、与土兼容协调、节省运输、施工简单且质量有保证。其中纤维习性的优势表现在抗拉强度高，具有一定范围的变形模量，化学结构稳定和纤维孔径小等方面。
2.土工合成材料加筋土的性能
加筋土作为一种复合材料，不仅需要了解土工合成材料本身的性能，还要探究土和土工合成材料相互作用的特性，通过试验求得筋土界面相互作用的一些参数，以此来判断加筋土性能的优劣。
2.1加筋土的试验方法
为了测试筋土界面摩擦特性参数，国外有直剪试验和拉拔试验标准[1]，而我国水利部规范[2]和交通部规范[3]也推荐采用直剪试验和拉拔试验，另外，我国纺织工业局制定有直剪试验标准《土工布及其有关产品摩擦特性的测定第一部分》（GB/T17635.1-1998）[4]。
直剪试验和拉拔试验的试验组成部分相同，分别由试验剪切盒（试验拉拔箱）、加载装置和量测装置组成。试验拉拔箱在《公路土木合成材料试验规程》（JTJ/T060-98）[3]中要求长×宽×高不宜小于25cm×20cm×20cm，而剪切盒尺寸不小于15cm×15cm，垂直加载都最好采用空气袋方式加载，拉拔试验的拉拔速率以1mm/min为标准，而剪切试验的剪切速率以0.02-3mm/min为标准。两种试验按水平加载方式不同可分为应力控制式和应变控制式，应变控制式要求剪切速率相等、各级的垂直荷载保持不变，因而应变控制式较之应力控制式能更加准确地测定出剪应力和位移曲线上的特征值，且操作方便，因而国内外均推荐利用应变控制式方法。
另外，为了得出加筋材料与剪切面呈一定角度时的剪切摩擦特性，日本开发出了倾斜剪切摩擦实验装置[5]，该试验装置滑动面的角度，上覆压力和加筋材料水平拉力可以自由设定，拉力由电动传感器控制。
2.2筋土界面相互作用参数
各规范一致认为两种试验的界面抗剪强度与法向应力呈线性关系，按照摩尔库仑强度理论表示，即：
各国对筋土界面似摩擦系数定义不同，造成计算结果差距较大，我国规范[7]计算得到的是反映了筋土间摩擦效应的综合强度参数，不同于传统概念上的由一个内摩擦角所表述的摩擦系数，而美国规范提出的摩擦系数即为我国常用的摩擦系数比K。
3.土工合成材料加筋土的应用
利用土工合成材料的加固补强、排水和保护等性能，加筋土已广泛用于堤、挡墙的设计和施工中，而利用加固补强、隔离、嵌锁咬合的约束性能，加筋土也被用于地基的设计与施工中。此外，加筋复合地基，连续纤维加筋土，轻量土等也逐渐得到关注和研究。
4.结语
土工合成材料可以弥补普通材料的不足，当作为筋材与土结合形成土工合成材料加筋土后，这种加筋土复合材料极大地提高了土的抗剪强度和结构物的稳定性，从而被广泛地应用于多种工程中，并值得我们不断地深入研究。
参考文献：
[1]王钊.国外土木合成材料的应用研究[M].香港：现代知识出版社，2002.
[2]SL/T235-1999，土木合成材料测试规程[S].
[3]JTJ/T060-98，公路土木合成材料试验规程[S].
[4]GB/T17635.1-1998，土工布及其有关产品摩擦特性的测定[S].
[5]徐光黎，刘丰收，唐辉明.现代加筋土技术理论与工程应用[M].武汉：中国地质大学出版社，2004：39-57.
1.1硅粉混凝土
相比于普通混凝土，硅粉混凝土具有较高的强度和耐久性，但其水泥用量较大、水胶比小且不易泌水，容易发生塑性收缩，具有早期干缩率大，体积易变形等缺点。硅粉混凝土在施工中常常会发生早期开裂问题。为弥补硅粉混凝土存在的缺陷，可以考虑在配合比设计阶段，用粉煤灰和高效减水剂等活性矿物料来代替部分水泥，在满足各项要求的前提下，尽可能减少水泥的用量。此外，还可以通过降低混凝土绝热升温，以减轻温度控制的负担，降低混凝土开裂的几率。粉煤灰和高效减水剂的加入，可以显著提高硅粉混凝土的流动性和和易性，从而使其达到施工标准要求。
1.2聚丙烯纤维混凝土
聚丙烯纤维混凝土不仅可以有效防止混凝土浇筑后期的硬化，而且可以有效减少由于水分散失会泌水等而引起的混凝土开裂和塑性收缩问题，还可以减少混凝土硬化后期极易产生的裂缝与由温度变化所造成的微裂纹，具有改善混凝土抗冻、防渗和耐久性等性能的特点。另外，在聚丙烯纤维混凝土中，大量纤维随机分布于混凝土结构中，使得混凝土结构的韧性、强度和抗变形能力等都得到了显著的提高。同时，其还具有较高的粘稠性，可有效改善喷射混凝土的性能。聚丙烯纤维混凝土所具有的良好性价比使得其得到了广泛的应用。
1.3钢纤维混凝土
钢纤维混凝土近年来在水利水电工程领域得到了广泛的应用。它具有较高的初裂强度和极限强度。在混凝土中加入适量的钢纤维，可以有效改善钢筋混凝土结构的性能，也可以改变混凝土的破坏形态。钢纤维混凝土的掺量及质量具有明确的规定，在生产过程中，必须严格按照规定进行设计与生产。
2混凝土材料在水利水电工程施工中存在的问题
2.1拌合问题
混凝土在拌合阶段，混合料的质量对混凝土的质量具有巨大的影响。其中水泥和骨料是影响混凝土质量的两个关键原料。在实际施工当中，很多施工单位为追求利益最大化，而购买价格相对低廉的混凝土混合料。这些价格相对低廉的混合料往往在质量方面具有很大的不确定性，质量难以得到有效的保证，且强度通常也难以满足施工要求。同时，在水泥等混合料缺乏有效的防水措施情况下，混凝土的质量就会降低。此外，一些施工单位对骨料颗粒的大小没有进行严格的控制，也没有按照有关标准将其分级，从而严重影响了混凝土的强度和质量。
2.2施工问题
混凝土在施工过程中，主要包含浇筑、拆模和养护等过程，其各个施工环节之间的关联性程度，对混凝土施工的总体质量具有重要的影响。水利水电工程的建设依据不同的施工地点和施工要求而存在多种类型的构造，且不同的构造具有不同的功能，混凝土的施工质量和施工工艺等都决定着水利水电工程的最终质量。由于水利水电工程包括很多分工程，且很多分工程必须同时施工，这就造成了混凝土作业面的狭窄性，加之混凝土机械化水平不高等因素影响，使得混凝土施工质量存在严重的波动性。
3水利水电工程混凝土材料施工特点
根据水利水电工程的施工特点，在要求混凝土结构必须具备一定强度的同时，还应充分考虑其所处的位置，以对其防渗水、抗震、防冻和耐久性等进行合理的设计。一般情况下，水利水电工程施工规模都比较大、工期长，并且在其施工过程中，针对不同位置的混凝土结构也具有不同的要求，所以应特别重视大规模混凝土施工过程中产生的各种问题。裂缝和冻害作为混凝土施工中最常出现的两种问题，施工单位应对其给予高度的重视，并采取有效措施防止其在大规模混凝土施工中出现。混凝土结构的施工会贯穿整个工程的始终。在某些情况下，为赶施工进度，常会发生混凝土施工与其他工程交叉施工的现象，但仍需要花费较长的时间。在水利水电工程实际施工中，由于受诸多因素影响而导致工程间断是经常发生的现象，这就要求混凝土必须具有相应的强度，并进行科学的耐久性设计。
4水利水电工程混凝土材料施工技术
在水利水电工程建设当中，混凝土的拌合、运输和养护等都属于混凝土施工技术的范畴。混凝土在施工之前，必须要进行充分、均匀的搅拌，这是保证其质量的一个重要步骤。在科技日益发达的今天，混凝土的拌合已由传统的人工搅拌转变为机械搅拌。这不仅大大提高了混凝土搅拌的均匀性和充分性，提高了混凝土的品质和拌合效率，而且大幅减少了劳动力的投入。混凝土在运输过程中，要求运输工具必须具有良好的密实性，且不能同时装入多种混凝土原料，以避免运输过程中造成材料浪费。当拌合好的混凝土运输到施工现场以后，应马上进行施工，以避免混凝土出现硬化现象或是长期不施工现象，从而保证混凝土的施工质量。混凝土在施工过程中，要求施工人员必须明确混凝土的浇筑位置，并且在浇筑前还要确保浇筑位置既没有障碍物又是平整的。浇筑混凝土时必须要使用专业的压实设备，以确保混凝土的压实效果可以达到施工要求，浇筑作业完成后需对混凝土进行一段时期的养护，养护必须达到相关规范规定的期限。在保证养护时间的同时，确保养护充分到位，以为混凝土的施工质量提供可靠的保障。
5水利水电工程混凝土材料成本优化方法
混凝土材料具有明显的地方性特点，其经济性与当地、当时材料价格和经济水平具有极为紧密的联系，会随着当地经济和材料的市场价格变化而变化。这说明了混凝土材料没有通用的优化配合比，即对混凝土材料成本优化的分析应是针对当地、当时混凝土材料的市场价格而进行的。
5.1构建成本优化数学模型
混凝土材料成本优化隶属于数学的范畴内，因此构建成本优化的数学模型可以帮助水利水电工程混凝土材料的成本得到有效的优化。混凝土的自密实性是衡量混凝土质量的一个重要指标。自密实混凝土可以提高拌合物的工作性能，具有诸多优点，如显著提高混凝土的质量，包括混凝土的耐久性、密实性和力学性能等；充分利用工业废料，有利于节约资源、保护环境；大幅降低人工劳动力强度，节省人力资源投入；有效节约电能；减少环境噪音，改善工作环境，提高建筑安全性等。自密实混凝土不仅本身具有许多优点，而且在经济性方面也占有诸多优势，主要体现在以下几方面。其一，节约劳动力，节省电力和机械消耗。其二，高自动化水平，缩短工期，加快施工进度，产生巨大的经济效益。其三，在特殊条件下，可以解决现浇混凝土的施工难题，提高混凝土的耐久性和结构可靠度，从而提高混凝土的施工质量，减少后期维修费用。水利水电工程中混凝土材料的成本优化数学模型为min（fx），s.t.g（jx）≤0（j=1，2，……）其中，（fx）为目的函数，即混凝土的成本，g（jx）为各种约束条件，即满足混凝土材料工作性、力学性能及其他方面要求。利用这一函数可以在水利水电工程施工中得出混凝土材料优化后的成本。为了验证上述方法的可行性，本文以长沙市混凝土2013年市场价格与当前湖南省水利水电工程造价计算方法为例，采用上述通用成本优化算法计算自密实混凝土材料成本以及施工工程的最终成本，并与没有采用这种方法的材料成本和最终成本进行对比分析。计算结果如下：采用通用成本优化方法得出的自密实混凝土材料成本为30.68万元，较之正常预算节约5.25万元；采用通用成本优化算法得出的工程最终预算成本为416.3万元，与正常成本预算462.6万元，减少了46.3万元。这一实例说明，本文提出的通用成本优化程序具有可行性。
5.2采用成本优化通用程序
除了构建数学模型之外，还可以利用数学工具和现代化信息技术，如计算机技术。网络技术等来编制成本优化通用程序。在成本优化通用程序编制过程中，应确保混凝土材料的价格、基本物理性质可以随着市场的变化而进行及时更改，以使优化具有良好的通用性。为了提高成本优化通用程序的性能，需要对其进行多次的试验，并采用有关方法对混凝土材料参数合理范围和强度影响公式进行确定，从而将混凝土材料参数设置到成本优化通用程序当中。对水利水电工程混凝土材料使用成本优化通用程序，可以有效优化其成本。
5.3提高混凝土材料施工技术
在水利水电工程施工过程中，混凝土材料的施工技术对其成本具有一定的影响。因此，提高水利水电工程混凝土材料的施工技术可以有效降低成本，对成本优化起到一定的促进作用。施工单位应借鉴国外先进成功经验，积极引进先进施工技术和施工设备，并将现代化的信息技术融入其中。同时，积极引进专业的、技能型人才对现有施工技术进行改革与创新。
6总结