淺談過（泄）水建筑物抗沖磨混凝土應(yīng)用及施工技術(shù)
【摘要】 在多泥沙河流布置過（泄）水建筑物，如何提高建筑物護面的抗沖磨、抗沖蝕能力是一個重要的問題。以往使用的護面材料主要有環(huán)氧砂漿(混凝土)、鑄鐵板、鋼板及高標(biāo)號干硬砂漿(混凝土)等，其效果并不理想。而效果較好的硅粉混凝土和HF混凝土已被廣泛應(yīng)用于水工建筑物高速水流沖刷部位，其抗壓、抗沖磨、耐久性等性能已逐漸被驗證和認(rèn)可。本文根據(jù)新疆克孜加爾水利樞紐導(dǎo)流洞工程抗沖磨混凝土的應(yīng)用，簡述了過（泄）水建筑物抗沖磨混凝土的應(yīng)用技術(shù)和施工技術(shù)，以供類似工程參考。
【關(guān)鍵詞】 抗沖磨試驗機 硅粉混凝土 HF混凝土 施工技術(shù)
HF粉煤灰抗沖磨混凝土在克孜加爾導(dǎo)流洞工程中的應(yīng)用
2.1抗沖磨材料的選擇
硅粉抗磨蝕劑是以超細高活性硅粉為主，參配有耐磨抗氣蝕助劑的復(fù)合粉體材料。它有效地改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，提高了水泥漿體和砂、石骨料界面之間的結(jié)合強度，增加了水泥漿體抗拉、抗沖擊性能，因而能大幅度提高混凝土的抗沖磨、抗氣蝕性能，并顯著提高混凝土的力學(xué)性能、密實性、抗凍性和耐久性，同時還具有減縮防裂的效果。
HF外加劑是幾種外加劑的復(fù)合劑，主要成分為：①減水劑，其作用是減小混凝土的水膠比，增大混凝土的強度和稠度，從而使坍落度損失減少。②載體流化劑，增大混凝土的流動性，并在1～2小時內(nèi)使混凝土坍落度不變或變化很小。③緩凝劑，起緩凝作用并減小混凝土的坍落度損失，使混凝土初凝時間適當(dāng)延長，對初凝后的混凝土強度沒有影響。④混凝土膨脹劑，利用其在水化過程中產(chǎn)生的微膨脹性，補償混凝土的干縮性。一般情況下，HF混凝土和硅粉混凝土相比，具有同樣的抗壓強度、抗沖磨、抗空蝕性能，其粘聚性和保水性介于硅粉混凝土與普通混凝土之間，既克服了硅粉混凝土粘聚性太大不泌水的缺點，又改善了普通混凝土粘聚性差易泌水的性能。摻加粉煤灰的HF粉煤灰混凝土其粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，在拌合物中產(chǎn)生“滾珠效應(yīng)”，不但使HF粉煤灰混凝土易于施工澆筑，易于振搗密實和收光抹面，并可進行泵送澆筑，克服了硅粉混凝土施工難度大的缺點。近年來，硅粉價格較高，且硅粉生產(chǎn)廠家較少，運費大等，直接導(dǎo)致了硅粉混凝土的價格遠大于HF粉煤灰混凝土。因此，HF混凝土被很快的推廣并應(yīng)用，已有數(shù)十個工程使用過HF混凝土，使用效果受到了多數(shù)設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位及業(yè)主的好評。
新疆克孜加爾導(dǎo)流洞閘井至消力池混凝土底板表層30cm原設(shè)計為C60F200W6硅粉混凝土，考慮到HF粉煤灰混凝土從施工難易程度、經(jīng)濟性等優(yōu)于硅粉混凝土的特點，經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理、施工及業(yè)主單位共同討論協(xié)商后選用C30F200W6HF粉煤灰混凝土代替硅粉混凝土，以滿足底板抗沖磨要求。
2.2 HF粉煤灰抗沖磨混凝土在克孜加爾導(dǎo)流洞工程中的應(yīng)用
2.2.1 施工原材料
（1）砂石料
細骨料為該工程規(guī)劃的C2料場篩分的天然水洗砂，細度模數(shù)為2.9，堆積密度1530 kg/m3，含泥量1.3%；
粗骨料包括C2料場篩分天然卵石（5~20mm、20~40mm）和人工破碎石。卵石（5~20mm）超遜徑含量分別為4.6%和5.9%；碎石（5~20mm）超遜徑含量分別為7.5%和0.6%；卵石（20~40mm）超遜徑含量分別為3.6%和4.2%
（2）膠凝材料
水泥采用P.O42.5水泥，其物理力學(xué)性能見表1；粉煤灰采用Ⅰ級粉煤灰，其性能檢測結(jié)果見表2。
表1 水泥物理力學(xué)性能檢測結(jié)果
水泥品種
（規(guī)格） |
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（%） |
凝結(jié)時間（min） |
抗折強度（MPa） |
抗壓強度（MPa） |
安定性（煮） |
|
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
3d |
28d |
|
P.O42.5 |
28.0 |
143 |
233 |
5.2 |
7.86 |
26.2 |
50.64 |
合格 |
表2 粉煤灰性能檢測結(jié)果
|
粉煤灰品種等級 |
細度（%） |
需水量比（%） |
燒失量（%） |
含水率(%) |
|
Ⅰ級 |
7.1 |
92 |
4.6 |
0.1 |
（3）外加劑
外加劑采用NF-NS-3泵送劑和NF-1高效減水劑，引氣劑采用該公司生產(chǎn)的PMS-NEA3引氣劑， HF外加劑采用甘肅巨才電力技術(shù)有限公司生產(chǎn)的HF外加劑。
2.2.2 配合比設(shè)計試驗
（1）外加劑適應(yīng)性試驗
通過對泵送劑、減水劑、HF外加劑、引氣劑分別進行了適應(yīng)性試驗，最終確定：當(dāng)粉煤灰摻量為水泥用量的30%時，泵送劑、減水劑、HF外加劑、引氣劑的更優(yōu)摻量分別為1.0%、1.0%、2.0%、1.2/10000，摻HF外加劑后水泥凈漿的流動度和摻減水劑、HF外加劑兩種外加劑有幾乎同樣的效果，也可滿足泵送混凝土的要求。
（2）配合比的確定
在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)孫教授的指導(dǎo)下，進行了C30F200W6泵送混凝土配合比試驗，最終確定配合比見表3，28天抗壓強度為38.5MPa。
表3 C30F200W6混凝土配合比
|
強度等級 |
水膠
比 |
膠凝材料（kg） |
砂（kg） |
石（kg） |
外加劑（Kg） |
水
（Kg） |
|
水泥 |
粉煤
灰 |
0-5mm |
5-20mm |
20-40mm |
HF（2%） |
引氣劑（1.5/萬） |
|
卵石 |
碎石 |
|
C30F200W6 |
0.38 |
251 |
107 |
746 |
177 |
413 |
483 |
7.16kg |
0.0537kg |
136 |
通過在拌和站現(xiàn)場拌和，對該配合比進行了驗證，確定的拌和程序為：
（膠凝材料+HF外加劑） 拌和 粗細骨料 拌和 （水+引氣劑） 拌和 180S，拌和站的拌合質(zhì)量較好，拌合的成品混凝土質(zhì)量檢測結(jié)果見表4。
表4 拌和質(zhì)量檢測結(jié)果
|
和易性 |
坍落度 |
擴展度 |
含氣量 |
和易性好
不離稀，
無泌水 |
190mm |
450mm |
4.9% |
HKCS-2混凝土抗含砂水流沖刷試驗機測定儀是根據(jù)《水工混凝土試驗規(guī)程DL/T5150-2001》規(guī)定的技術(shù)要求設(shè)計的，利用高速離心力旋轉(zhuǎn)葉輪轉(zhuǎn)動水流沖擊混凝土內(nèi)環(huán)表面磨損的試驗，以測定各類混凝土表面抗水流沖擊磨損的能力。
1. 試樣尺寸：外徑322mm，內(nèi)徑202 mm,高60mm
2. 試樣容器筒尺寸：φ415×80mm
3. 電機攪拌轉(zhuǎn)數(shù)：1430r/min ，水流速14.3m/s
6. 電源：AC 380V 50HZ
7. 功率：3KW
8. 體積：1400 mm ×800mm ×500mm
9. 重量：150kg
