抗沖磨混凝土配合比試驗(yàn)及在水利工程的應(yīng)用

時(shí)愛祥

（江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇揚(yáng)州 225002）

1 工程概述

江蘇援建四川省綿竹市官宋硼堰取水樞紐重建工程位于漢旺鎮(zhèn)綿遠(yuǎn)河出山口，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，流量2811 m3/s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，流量3931 m3/s。工程區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度。進(jìn)水閘2孔，單孔凈寬6 m，進(jìn)水流量50 m3/s，工程先期實(shí)施，與泄洪閘互為導(dǎo)流；沖砂閘及泄洪閘單孔凈寬均為10 m，共11孔，其中，沖砂閘2孔，泄洪閘9孔，底板厚均為1.8 m，順?biāo)飨蜷L16.3 m；上下游均設(shè)置了鋼筋混凝土護(hù)坦。

綿遠(yuǎn)河河床坡度較大，平均約1% 。“5.12”地震前，官宋硼堰多年平均懸移質(zhì)輸砂石量約25萬t，地震后由于山體松動(dòng)，連續(xù)降雨或遇暴雨時(shí)，極易發(fā)生泥石流。官宋硼工程2010年7月31日剛完工交付投入試運(yùn)行，8月13日，工程上游10 km處突發(fā)“清平鄉(xiāng)特大泥石流”，沖出泥石流約600萬m3，洪水裹夾著巨量的砂、石、土體等懸移質(zhì)，以排山倒海之勢向下游沖擊、撞擊，最大流速高達(dá)18 m/s，使工程經(jīng)受了最嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

由于官宋硼堰上游平時(shí)幾乎沒有庫容，汛期或非汛期上游來水量較大時(shí)，只能采用大排大泄的方法過閘，力爭使推移質(zhì)全部過壩，不在壩前淤積，以達(dá)到?jīng)_淤平衡，這樣更加凸顯工程運(yùn)用抗沖磨混凝土的重要性。

抗沖磨混凝土是本工程最重要的組成部分，必須保證混凝土的整體強(qiáng)度，使混凝土致密、堅(jiān)硬、耐沖撞、耐磨耗；同時(shí)，還需考慮可就地取材而不必專門采購鐵含量較高的鐵礦石等原材料，盡可能方便施工。

本工程的抗沖磨混凝土設(shè)計(jì)在沖砂閘和泄洪閘閘室混凝土底板、上下游混凝土護(hù)坦的面層，厚度0.3 m。施工工藝為：在澆筑一期混凝土?xí)r預(yù)埋錨筋，一期混凝土終凝后，打毛、沖洗后進(jìn)行面層二期抗沖磨混凝土施工（其中2孔沖砂閘底板及1 m以下閘墩滿鋪12 mm鋼板）。

2 抗沖磨混凝土配合比試驗(yàn)

2.1 抗沖磨混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)

抗沖磨混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。

表1 抗沖磨混凝土設(shè)計(jì)參數(shù)表

2.2 抗沖磨混凝土原材料選擇

（1）水泥、粉煤灰、細(xì)骨料（人工砂）、粗骨料（粒徑 5～20 mm 及 20～40 mm二級配人工碎石）：采用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的普通原料；

（2）高效減水劑：采用江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JM-PCA（Ⅰ）聚羧酸超塑化劑（液體）；

（3）硅粉：采用成都東藍(lán)星科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的“東藍(lán)星”牌硅粉（價(jià)格2600元/t，按每立方米混凝土使用41 kg計(jì)算，扣除替代水泥，約每立方米混凝土增加費(fèi)用80元，與環(huán)氧砂漿、混凝土相比，比較經(jīng)濟(jì)）。

2.3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

為確?；炷恋母黜?xiàng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)并滿足施工要求，通過不同的水膠比對混凝土拌和物及硬化性能試驗(yàn)進(jìn)行比較，形成了混凝土配合比參數(shù)（表2）及單立方米混凝土各種材料用量計(jì)算表（表3）。在水灰比一定的情況下，采用硅粉、粉煤灰雙摻不僅可以最大限度地代替水泥，降低水化熱，而且能夠克服單摻粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度降低和單摻硅粉混凝土早強(qiáng)但后期強(qiáng)度增長緩慢的缺點(diǎn)。通過摻加高效減水劑，還可使硅粉混凝土具有良好的和易性及一定的流動(dòng)性，以滿足現(xiàn)場泵送施工的要求。

3 抗沖磨施工

由于現(xiàn)場施工條件限制，施工單位選用了泵送混凝土。因此，必須在拌和樓臨時(shí)搭設(shè)硅粉專門投料口，硅粉按配合比設(shè)計(jì)定制為41 kg/袋，現(xiàn)場拆包倒進(jìn)硅粉入口，纖維采用可自動(dòng)降解包裝袋裝設(shè)，和硅粉一并投入。在高性能混凝土中，硅粉起水化產(chǎn)物核心作用，這一性能的發(fā)揮需要硅粉在水泥漿體中良好分散來得到保證，故除摻用高效減水劑外，還要適當(dāng)增加拌和時(shí)間。

嚴(yán)格按配合比進(jìn)行投料，將出機(jī)口的坍落度控制在130～150 mm，將所有原材料衡量誤差控制在規(guī)范限制的范圍內(nèi)?？箾_磨硅粉混凝土粘性很大，拌制、運(yùn)輸、泵送均比較困難，施工中必須設(shè)計(jì)好每道工序的作業(yè)時(shí)間，使拌、運(yùn)、泵一條龍連續(xù)作業(yè)，保持各環(huán)節(jié)施工設(shè)備處于濕潤狀態(tài)，防止混凝土堵塞設(shè)備出入口，玷污設(shè)備內(nèi)壁，所以一次澆筑量不宜過大，以利于設(shè)備清洗。

（1）平倉：平倉是抗沖磨混凝土施工的關(guān)鍵工序，因?yàn)楣璺刍炷琳承院艽?，保水性好，入倉混凝土幾乎沒有一點(diǎn)流動(dòng)性，必須安排人工平倉。

（2）振搗：由于硅粉混凝土流動(dòng)性不夠，人一般不能站在混凝土上振搗，因?yàn)橹灰艘徽旧先ゾ蜁?huì)出現(xiàn)一個(gè)大“窟窿”，甚至?xí)蚵┱袂一炷脸跄龝r(shí)間較快，使洞穴永久存在，給工程帶來隱患。因此，澆筑宜從一側(cè)向一個(gè)方向推進(jìn)，如條件限制，則可在混凝土倉面搭設(shè)操作平臺，或者在混凝土上鋪設(shè)大模板，以增加接觸面，避免人為踩踏。

（3）養(yǎng)護(hù)：與普通混凝土相比，硅粉混凝土雖具有較高的強(qiáng)度和耐久性，但由于其水膠比小、水泥用量大且不易泌水，因而比普通混凝土更易發(fā)生塑性收縮，其早期干縮率和自身體積變形也比普通混凝土更大，這些因素綜合在一起，導(dǎo)致硅粉混凝土在施工中往往會(huì)出現(xiàn)早期開裂。因此，混凝土養(yǎng)護(hù)特別重要，初凝收面后應(yīng)立即覆蓋薄膜、草袋，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。

表2 混凝土配合比參數(shù)表（混凝土設(shè)計(jì)齡期均為28 d）

表3 單m3混凝土各種材料用量計(jì)算表

表4 抗壓強(qiáng)度抽樣實(shí)測成果表

表5 抗沖磨強(qiáng)度抽樣實(shí)測成果表

4 試塊抽樣實(shí)測成果

混凝土抗沖磨（水下鋼球法）抽樣實(shí)測成果如表4和表5。檢測數(shù)據(jù)表明：抗沖磨混凝土抗壓強(qiáng)度和抗沖磨強(qiáng)度均符合并超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。

5 結(jié)語

江蘇援建官宋硼堰取水樞紐工程抗沖磨混凝土的應(yīng)用表明，雙摻硅粉和粉煤灰配制抗沖磨混凝土具有較高的力學(xué)性能指標(biāo)和抗沖磨性能，施工工藝與常態(tài)混凝土基本相同，易于掌握。

以往江蘇在溢洪道、滾水壩等有高速水流、高落差水頭工程施工中，一般在表層進(jìn)行薄層環(huán)氧樹脂砂漿、聚氨酯砂漿施工，其固化受環(huán)境影響較大，易裂、易脫落、不長久的弊病比較突出，而采用高性能抗沖磨硅粉混凝土，易于施工、一次成型、效果較好，對類似水利工程建設(shè)有一定的借鑒作用。