据美国能源部数据，在美国，水力发电占可再生能源发电量的近27%，占所有公用事业规模储能的93%，但美国大坝的平均运行年限已接近80年。美国土木工程师协会近期给美国大坝打出了令人忧心的D级评分，凸显出对其进行升级改造的迫切性。目前，已有35亿美元的联邦资金可用于支持大坝的升级改造。

大坝老化这一问题在全球范围内同样备受关注。联合国大学水、环境与健康研究所的研究显示，全球范围内有近5.9万座大型水坝，它们均建于20世纪30年代至70年代之间，每座大坝的设计寿命仅为50至100年。国际能源署称，到2030年，全球超过20%的发电机组将运行超过 55 年，亟需更换。

混凝土构成了水电站的骨架，它不仅是水电站的基础，还延伸至每一个关键结构，从涡轮机外壳、大坝坝体到进水隧道和溢洪道。这些关键结构很容易发生断裂和破损。在持续的水压作用下，混凝土会产生细微裂缝——这些细小的裂缝起初可能难以察觉，但会随着时间的推移而逐渐扩大。水渗入这些裂缝后，会携带有害化学物质会与水泥浆发生反应，削弱混凝土内部结构。特别是溶解的硫酸盐会渗入并破坏硬化后的混凝土，而溶滤作用则会逐渐剥离维持混凝土结构的粘结材料。

除了这些化学侵蚀外，物理作用力的破坏同样严重。在水电站大坝中，高速水流携带泥沙冲刷混凝土表面，磨蚀保护层，使钢筋暴露在外。钢筋锈蚀后会发生膨胀，对混凝土产生挤压，导致进一步开裂和剥落。

面对水电站基础设施面临的诸多威胁，运营商承受的风险与日俱增。停机造成的收入损失和监管罚款会迅速累积，尤其是在需要进行高成本紧急维修时——因为非计划性停机每天可能造成数十万美元损失。大坝管理人员还需应对诸如修补、重新涂覆等周期性重复维护工作，进一步加重了负担。随着时间的推移，这样的中断不仅会耗尽预算，还会影响运营可靠性，使设施在用电高峰期或极端天气事件中更容易发生意外故障。

目前，已有成熟方案可降低这些成本并加固大坝基础设施。其中最有效的方案之一是使用减渗外加剂（PRA）和抗磨损外加剂。这类解决方案已应用数十年，在全球多个极端环境中均有延长结构使用寿命的可靠记录。

凯顿国际自20世纪80年代发明首款结晶型减渗外加剂以来，一直致力于混凝土防水以及其耐久性功能的研究与开发。其旗下产品KIM®混凝土防水外加剂如同混凝土的“免疫系统”，从内部实现防水。该外加剂添加到混凝土后，会与水和未水化的水泥颗粒发生化学反应，在混凝土孔隙中形成微小晶体。这些晶体能够填充混凝土的毛细孔洞和细微裂缝，从而阻断水分渗入。此外，凯顿的Hard-Cem®整体硬化外加剂能够提高混凝土的耐磨损和抗侵蚀性能，从而抵御水流和泥沙的侵蚀。

这些技术共同为水电大坝的混凝土提供了全面防护。防水外加剂可阻断渗水通道，保护内置钢筋免受腐蚀，并防止内部结构的劣化；而抗磨损外加剂则能抵御高速水流冲刷造成的损坏。两者结合可降低非计划维修和突发停机的风险，保障运营稳定性，同时还降低了长期维护成本。这些优势使结构的使用寿命得以延长，并提高关键基础设施的可靠性。

除提升耐久性和节约成本外，改善水电站基础设施中所使用的混凝土还具有日益重要的环境意义。混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料，而水泥生产约占全球二氧化碳排放量的8%。每当混凝土结构需要维修或更换时，就需要生产更多的水泥，这进一步增加了该行业的碳足迹。

减渗外加剂和抗磨损外加剂通过延长使用寿命、降低环境影响，满足了行业对环境适应性、效率和可持续性的要求。确保水力发电的核心基础设施在未来数十年内保持稳固、高效和可靠运行。

原文发表于：ForConstrctionPros.com