抗沖耐磨混凝土在水電站工程的應用

吳　宇（湖南明誠水利水電工程有限公司，湖南　益陽　413000）

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抗沖耐磨混凝土在水電站工程的應用

吳宇（湖南明誠水利水電工程有限公司，湖南益陽413000）

本文結合某具體的水利工程，對抗沖耐磨混凝土在工程中的應用進行深入分析，通過對配合比和施工質量的研究，總結出最佳施工配合比和最優施工質量管控措施，實踐證明效果良好。研究成果對其他同類型工程抗沖耐磨混凝土的應用具有積極的借鑒意義。

抗沖耐磨；混凝土；配合比；施工質量

1　引言

水利水電工程中會有很多施工部位會受到高速水流的沖蝕作用，使得各個部位的混凝土出現了不同程度的損害，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，同時也需要具備較強的抗氣蝕的作用。

2　工程概況

某水電站是下游河段規劃的最末一個梯級，電站距下游城市33km。工程的開發任務以發電為主，同時改善航運條件，兼顧防洪、灌溉，并具有攔沙和對水電站進行反調節等作用。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、左岸壩后引水發電系統、右岸地下引水發電系統、通航建筑物及灌溉取水口等組成。泄水建筑物采用12個表孔和10個中孔的中表孔間隔排列，中導墻將表中孔、消力池分隔為2個對稱的泄洪消能區的布置方案。

3　抗沖耐磨混凝土配合比設計

該水電站工程泄洪消能技術難度大，且壩址位置特殊，泄洪消能建筑物施工質量要求高。為保證泄洪消能建筑物施工質量，針對水電站工程泄洪消能特點，設計提出以下技術要求：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度等級C9055的混凝土；消力池上游段（樁號約為0+240）底板采用強度等級C9050的混凝土，左、右導墻和中隔墻上游段（樁號約為0+240）迎水面采用強度等級C9055的混凝土；消力池其余部位采用強度等級C9040的混凝土。抗沖耐磨混凝土技術指標如表1所列。

表1　抗沖耐磨混凝土強度等級及主要技術指標

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生產的統供砂石骨料。其原石是石灰巖，經過測試，其φ50mm×100mm試件的單軸抗壓強度大約為86.9MPa。對砂石中的石粉含油量、小粒徑占有比例、表觀密度、顆粒級配曲線、碎石的飽和面干表觀密度、超遜徑、針片狀含量、壓碎指標、吸水率等各項指標的試驗檢測，滿足設計基本要求。②水泥。該工程使用的水泥是水電站統供中熱硅酸鹽P.MH42.5水泥，經過試驗檢測之后發現其各項指標符合規范要求，其檢測結果如表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供F類Ⅰ級粉煤灰，在技術人員對粉煤灰的細度、需水量比、含水率、燒矢量、三氧化硫、密度等進行反復比對和檢測之后，發現其質量過關，滿足工程設計要求。④微纖維。為了提高混凝土的質量，并且優化是水電站統供聚乙烯醇纖維（PVAF），在使用時，需要對其長度、直徑、強度等進行全面檢查。⑤外加劑。配合比設計中使用的外加劑是水電站統供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，需要對外加劑的各項參數進行比對，如減水率、含氣量、泌水率比、凝結時間差、抗壓強度比等。⑥水。該工程建設所用水為水電站統一供水，經過測試，其用水滿足要求。

表2　P.MH42.5水泥試驗檢測結果

3.2配合比試驗方案

該水電站泄洪消能建筑物設計難度大，居世界前列，水電水利規劃設計單位對此高度重視，組織國內知名的科研院所和高等院校進行了大量的試驗研究和方案比較，確定了相關試驗參數。同時為減小原材料供應給生產帶來的風險，要求兩家承建單位試驗室按照中熱42.5級水泥、Ⅰ級粉煤灰、江蘇博JM-PCA減水劑的組合分別進行配合比試驗。試驗成果表明，不同廠家原材料組合的混凝土力學性能比較接近，基本可以滿足相同原材料不同廠家相互代換的目的。同時，考慮到低熱水泥較中熱水泥具有早期強度低、后期強度高、絕熱溫升低等特點，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成果的基礎上開展低熱水泥配合比試驗，但應適當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量管控

4.1混凝土運輸質量管控

混凝土運輸設備以及運輸能力都必須滿足工程建設的基本要求。在運輸時，需要做好防護工作，如遮陽擋雨和保溫措施。運輸車輛顯著位置需要標注混凝土的參數，同時需要嚴格控制行車速度，避免其性能發生改變。

4.2混凝土入倉澆筑質量管控

入倉澆筑也是影響混凝土施工質量的關鍵因素之一。①混凝土入倉需要依據工程建設的實際情況選擇適宜的施工方法，并且按照規定的工序進行，其倉面盡量均勻上升。卸料的高度不得超過2.5m，避免骨料分離。對于混凝土鋪料，需要依據倉面面積、入倉方式、澆筑強度等選擇適宜的攤鋪方法，常見的有平鋪法、臺階法。對混凝土平倉方式，根據倉面實際情況選擇人工平倉、振搗臂平倉或平倉機平倉。②在混凝土振搗質量過關時，需要立即振搗密實，嚴格控制振搗時間，當混凝土沒有出現下沉或者是氣泡并且開始泛漿即可結束，一般時長為20～30s。③振搗結束后，按照技術規范原漿收面。

4.3混凝土溫控質量管控

溫度是影響混凝土施工質量的重要因素。一方面，抗沖耐磨混凝土大多預冷混凝土，按照相關技術標準，攪拌機出口的混凝土的溫度不能超過14℃，混凝土入倉溫度需控制在19℃以內，澆筑倉的內部需要布設冷卻水管，在澆筑結束后立即通水冷卻。另外一方面，在混凝土收面之后要及時開展養護工作，其早期養護主要是遮蓋或噴霧方式，避免因為失水產生塑性裂縫，1～2d后改用草袋覆蓋并灑水養護。

5　抗沖耐磨混凝土質量評價

在抗沖耐磨混凝土生產以及施工過程中，需要各參與單位按照相關檢測要求對混凝土進行性能檢測。上述工程的檢測結果如表3所示。

表3　部分抗沖耐磨混凝土抽檢試驗檢測結果

6　結束語

多方試驗檢測結果和工程實踐證明：該水電站采用的抗沖耐磨混凝土滿足設計、規范和施工要求，混凝土溫控防裂控制較好，抗沖耐磨混凝土總體質量較好。本文結論對其他同類型工程抗沖耐磨混凝土的應用具有積極的借鑒意義。

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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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