抗沖耐磨混凝土在水電站工程的應(yīng)用

吳　宇（湖南明誠(chéng)水利水電工程有限公司，湖南　益陽(yáng)　413000）

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抗沖耐磨混凝土在水電站工程的應(yīng)用

吳宇（湖南明誠(chéng)水利水電工程有限公司，湖南益陽(yáng)413000）

本文結(jié)合某具體的水利工程，對(duì)抗沖耐磨混凝土在工程中的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，通過(guò)對(duì)配合比和施工質(zhì)量的研究，總結(jié)出最佳施工配合比和最優(yōu)施工質(zhì)量管控措施，實(shí)踐證明效果良好。研究成果對(duì)其他同類型工程抗沖耐磨混凝土的應(yīng)用具有積極的借鑒意義。

抗沖耐磨；混凝土；配合比；施工質(zhì)量

1　引言

水利水電工程中會(huì)有很多施工部位會(huì)受到高速水流的沖蝕作用，使得各個(gè)部位的混凝土出現(xiàn)了不同程度的損害，如磨蝕損壞、剝落、掉塊等。所以，這些部位的混凝土需要具有抗高速（含砂）水流沖刷及耐磨性能，同時(shí)也需要具備較強(qiáng)的抗氣蝕的作用。

2　工程概況

某水電站是下游河段規(guī)劃的最末一個(gè)梯級(jí)，電站距下游城市33km。工程的開(kāi)發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，同時(shí)改善航運(yùn)條件，兼顧防洪、灌溉，并具有攔沙和對(duì)水電站進(jìn)行反調(diào)節(jié)等作用。工程樞紐主要由擋水建筑物、泄洪消能建筑物、沖排沙建筑物、左岸壩后引水發(fā)電系統(tǒng)、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)、通航建筑物及灌溉取水口等組成。泄水建筑物采用12個(gè)表孔和10個(gè)中孔的中表孔間隔排列，中導(dǎo)墻將表中孔、消力池分隔為2個(gè)對(duì)稱的泄洪消能區(qū)的布置方案。

3　抗沖耐磨混凝土配合比設(shè)計(jì)

該水電站工程泄洪消能技術(shù)難度大，且壩址位置特殊，泄洪消能建筑物施工質(zhì)量要求高。為保證泄洪消能建筑物施工質(zhì)量，針對(duì)水電站工程泄洪消能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)提出以下技術(shù)要求：泄洪表孔反弧段底板、泄洪中孔鋼襯段以下部位以及泄洪表孔和泄洪中孔之間的隔墻采用強(qiáng)度等級(jí)C9055的混凝土；消力池上游段（樁號(hào)約為0+240）底板采用強(qiáng)度等級(jí)C9050的混凝土，左、右導(dǎo)墻和中隔墻上游段（樁號(hào)約為0+240）迎水面采用強(qiáng)度等級(jí)C9055的混凝土；消力池其余部位采用強(qiáng)度等級(jí)C9040的混凝土?？箾_耐磨混凝土技術(shù)指標(biāo)如表1所列。

表1　抗沖耐磨混凝土強(qiáng)度等級(jí)及主要技術(shù)指標(biāo)

3.1主要原材料

①砂石骨料。該工程中使用的砂石骨料是水電站砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)的統(tǒng)供砂石骨料。其原石是石灰?guī)r，經(jīng)過(guò)測(cè)試，其φ50mm×100mm試件的單軸抗壓強(qiáng)度大約為86.9MPa。對(duì)砂石中的石粉含油量、小粒徑占有比例、表觀密度、顆粒級(jí)配曲線、碎石的飽和面干表觀密度、超遜徑、針片狀含量、壓碎指標(biāo)、吸水率等各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)檢測(cè)，滿足設(shè)計(jì)基本要求。②水泥。該工程使用的水泥是水電站統(tǒng)供中熱硅酸鹽P.MH42.5水泥，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)之后發(fā)現(xiàn)其各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求，其檢測(cè)結(jié)果如表2所示。③粉煤灰。該工程施工混合料中使用的粉煤灰是水電站統(tǒng)供F類Ⅰ級(jí)粉煤灰，在技術(shù)人員對(duì)粉煤灰的細(xì)度、需水量比、含水率、燒矢量、三氧化硫、密度等進(jìn)行反復(fù)比對(duì)和檢測(cè)之后，發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量過(guò)關(guān)，滿足工程設(shè)計(jì)要求。④微纖維。為了提高混凝土的質(zhì)量，并且優(yōu)化是水電站統(tǒng)供聚乙烯醇纖維（PVAF），在使用時(shí)，需要對(duì)其長(zhǎng)度、直徑、強(qiáng)度等進(jìn)行全面檢查。⑤外加劑。配合比設(shè)計(jì)中使用的外加劑是水電站統(tǒng)供PCA型聚羧酸緩凝高效減水劑、JM-Ⅱ型緩凝高效減水劑ZB-1A型緩凝高效減水劑和ZB-1G型引氣劑、GYQ型引氣劑，需要對(duì)外加劑的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，如減水率、含氣量、泌水率比、凝結(jié)時(shí)間差、抗壓強(qiáng)度比等。⑥水。該工程建設(shè)所用水為水電站統(tǒng)一供水，經(jīng)過(guò)測(cè)試，其用水滿足要求。

表2　P.MH42.5水泥試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

3.2配合比試驗(yàn)方案

該水電站泄洪消能建筑物設(shè)計(jì)難度大，居世界前列，水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)單位對(duì)此高度重視，組織國(guó)內(nèi)知名的科研院所和高等院校進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和方案比較，確定了相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)。同時(shí)為減小原材料供應(yīng)給生產(chǎn)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，要求兩家承建單位試驗(yàn)室按照中熱42.5級(jí)水泥、Ⅰ級(jí)粉煤灰、江蘇博JM-PCA減水劑的組合分別進(jìn)行配合比試驗(yàn)。試驗(yàn)成果表明，不同廠家原材料組合的混凝土力學(xué)性能比較接近，基本可以滿足相同原材料不同廠家相互代換的目的。同時(shí)，考慮到低熱水泥較中熱水泥具有早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度高、絕熱溫升低等特點(diǎn)，總體上有利于改善混凝土的抗裂性能，決定在中熱水泥試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上開(kāi)展低熱水泥配合比試驗(yàn)，但應(yīng)適當(dāng)減小水泥比表面積和提高水泥中氧化鎂含量，以降低混凝土自生體積變形收縮值。

4　抗沖耐磨混凝土施工質(zhì)量管控

4.1混凝土運(yùn)輸質(zhì)量管控

混凝土運(yùn)輸設(shè)備以及運(yùn)輸能力都必須滿足工程建設(shè)的基本要求。在運(yùn)輸時(shí)，需要做好防護(hù)工作，如遮陽(yáng)擋雨和保溫措施。運(yùn)輸車輛顯著位置需要標(biāo)注混凝土的參數(shù)，同時(shí)需要嚴(yán)格控制行車速度，避免其性能發(fā)生改變。

4.2混凝土入倉(cāng)澆筑質(zhì)量管控

入倉(cāng)澆筑也是影響混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。①混凝土入倉(cāng)需要依據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際情況選擇適宜的施工方法，并且按照規(guī)定的工序進(jìn)行，其倉(cāng)面盡量均勻上升。卸料的高度不得超過(guò)2.5m，避免骨料分離。對(duì)于混凝土鋪料，需要依據(jù)倉(cāng)面面積、入倉(cāng)方式、澆筑強(qiáng)度等選擇適宜的攤鋪方法，常見(jiàn)的有平鋪法、臺(tái)階法。對(duì)混凝土平倉(cāng)方式，根據(jù)倉(cāng)面實(shí)際情況選擇人工平倉(cāng)、振搗臂平倉(cāng)或平倉(cāng)機(jī)平倉(cāng)。②在混凝土振搗質(zhì)量過(guò)關(guān)時(shí)，需要立即振搗密實(shí)，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，當(dāng)混凝土沒(méi)有出現(xiàn)下沉或者是氣泡并且開(kāi)始泛漿即可結(jié)束，一般時(shí)長(zhǎng)為20～30s。③振搗結(jié)束后，按照技術(shù)規(guī)范原漿收面。

4.3混凝土溫控質(zhì)量管控

溫度是影響混凝土施工質(zhì)量的重要因素。一方面，抗沖耐磨混凝土大多預(yù)冷混凝土，按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，攪拌機(jī)出口的混凝土的溫度不能超過(guò)14℃，混凝土入倉(cāng)溫度需控制在19℃以內(nèi)，澆筑倉(cāng)的內(nèi)部需要布設(shè)冷卻水管，在澆筑結(jié)束后立即通水冷卻。另外一方面，在混凝土收面之后要及時(shí)開(kāi)展養(yǎng)護(hù)工作，其早期養(yǎng)護(hù)主要是遮蓋或噴霧方式，避免因?yàn)槭a(chǎn)生塑性裂縫，1～2d后改用草袋覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)。

5　抗沖耐磨混凝土質(zhì)量評(píng)價(jià)

在抗沖耐磨混凝土生產(chǎn)以及施工過(guò)程中，需要各參與單位按照相關(guān)檢測(cè)要求對(duì)混凝土進(jìn)行性能檢測(cè)。上述工程的檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3　部分抗沖耐磨混凝土抽檢試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

6　結(jié)束語(yǔ)

多方試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果和工程實(shí)踐證明：該水電站采用的抗沖耐磨混凝土滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范和施工要求，混凝土溫控防裂控制較好，抗沖耐磨混凝土總體質(zhì)量較好。本文結(jié)論對(duì)其他同類型工程抗沖耐磨混凝土的應(yīng)用具有積極的借鑒意義。

［1］王毅鳴，李賀林，林健勇.HF抗沖耐磨混凝土在天花板水電站工程中的應(yīng)用［J］.水力發(fā)電，2011，37（6）：20～22.

［2］邢蘭英.抗沖耐磨混凝土在福建洪口水電站工程的應(yīng)用［J］.大壩與安全，2011（06）：37～41.

［3］龍鵬學(xué)，楊知普.抗沖耐磨混凝土在阿海水電站的應(yīng)用［J］.云南水力發(fā)電，2012，28（3）：113～116.

吳 宇（1987-），男，工程師，本科，主要從事水利水電工程施工與管理工作。

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