C60抗沖磨硅粉混凝土在某水電工程泄水道中的應用

熊云川

（云南省西雙版納州水利水電工程質量監(jiān)督站 景洪 666101）

1 工程概況

某水電站工程泄水道工程主要由進水口、陡槽段、挑流段等組成，泄水道位于廠房與電站生活區(qū)中間，由前池順山坡泄入瀾滄江內，地形陡峻，地形坡度為35°～40°，泄水道工作水頭為82.0m，電站高水位運行時，最大下泄流量為18.6m3/s，下泄洪水流速高達17.6m/s；據西雙版納州勐海水文站流沙河23年實測懸移質泥沙資料，推求的鄰近該電站河道的多年平均輸沙率為2.92kg/s，年輸沙量總量9.2萬t，輸沙模數88.92t/（km2·年）。泄水道由于工作水頭高，下泄水流流速大、泥沙含量高，造成陡槽段、挑流段底板、側墻混凝土沖刷破損嚴重；后采用鋼板襯砌，使用不到一年，鋼板和鉚釘都經受不住水流的沖刷，造成鋼板變形、鉚釘被沖拔出，經常在反復維修，導致工程不能正常運行；為在高水頭、高含沙、高流速條件下提高泄水道建筑物的抗沖磨和抗空蝕能力，設計方案將泄水道底板、側墻打掉15.0cm后，采用28天齡期、強度等級為C60的抗沖磨硅粉混凝土澆筑，襯砌厚度為15.0cm。

2 C60抗沖磨硅粉混凝土的技術要求

配制C60抗沖磨硅粉混凝土必須從原材料品質、配合比試驗優(yōu)化、施工工藝與質量控制等方面進行綜合考慮，與普通混凝土相比，C60抗沖磨硅粉混凝土雖具有較高的強度和耐久性，但由于其水膠比小、膠凝材料用量大且不易泌水，因而比普通混凝土更容易產生塑性收縮，其早期干縮率和自身體積變形也比普通混凝土更大，這些因素交織在一起，導致硅粉混凝土在施工中往往出現早期開裂的技術難題。為此，在進行混凝土配合比設計時，考慮通過以硅粉等活性礦物料取代部分水泥及摻加高效減水劑等手段，在滿足各項技術要求的前提下，盡可能減少膠結材料用量、降低混凝土水化熱溫升，從而減輕溫控負擔、降低混凝土出現裂縫的風險。通過摻加高效減水劑和硅粉，還可使硅粉混凝土具有良好的和易性與流動性，以滿足該工程現場施工的要求。泄水道工程C60抗沖磨硅粉混凝土的主要技術要求指標見表1。

表1 C60抗沖磨硅粉混凝土的主要技術指標

3 C60抗沖磨硅粉混凝土的配制

3.1 原材料

選用優(yōu)質的原材料是配制C60抗沖磨硅粉混凝土的前提。根據該工程的要求，按就地取材的原則，經濟合理地選用滿足規(guī)范要求的原材料。

a.水泥。采用普洱水泥廠生產的52.5R早強型普通硅酸鹽水泥。

b..硅粉。采用某鐵合金廠生產的硅粉，摻量為5%～10%。

c.外加劑。采用某化工廠生產的FDN～1000早強高效減水劑，摻量為膠凝材料用量的0.5%～1.0%時，減水率為12%～20%，可節(jié)約水泥10%～15%。

d.細骨料。采用瀾滄江江砂，細度模數為3.2～3.5，屬粗砂。

e.粗骨料。采用嘎棟花崗巖石料廠生產的花崗巖碎石。

f.拌和用水。采用當地飲用水。

3.2 混凝土配合比設計與室內試驗

要點是：? 選擇滿足混凝土強度等級和施工規(guī)范要求的水膠比；?混凝土各組成材料根據計算選配；?依據粗骨料最大粒徑、砂料細度模數及級配和施工要求確定用水量；?通過計算和試配確定硅粉和外加劑的最佳摻量。

在室內試驗中，為便于對比，采用固定硅粉摻量，水膠比控制在0.36±0.02，混凝土坍落度為4～6cm，摻硅粉混凝土結合工程施工采用普通硅酸鹽52.5R早強型水泥，對比混凝土采用礦渣硅酸鹽42.5水泥。

混凝土施工配制強度按《水工建筑物抗沖磨防空蝕混凝土技術規(guī)范》（DL/T5207—2005）中的規(guī)定確定：

式中，設計要求的混凝土強度值fcu，k=60.0MPa；混凝土強度標準差，在無歷史統(tǒng)計資料時，對C9035～C9050抗沖磨混凝土可取бc=5.0MPa，該工程抗沖磨混凝土為28天齡期60.0 MPa，強度標準差考慮取бc=6.0 MPa，則混凝土配制強度 fcu，0=fcu，k+1.28бc=60.0+1.28×6.0=67.7 MPa。試驗結果見表2。

C60抗沖磨硅粉混凝土施工參考配合比見表3。

表2 C60抗沖磨硅粉混凝土試驗結果

表3 C60抗沖磨硅粉混凝土施工配合比

4 C60抗沖磨硅粉混凝土溫控措施

與普通低強度混凝土相比，C60抗沖磨硅粉混凝土的溫度控制難度更大，其1～3天齡期溫度升高的幅度遠大于其強度提高的幅度，因此需采取更為嚴格的溫控措施，在澆筑后要及時進行養(yǎng)護，否則極易引起新澆混凝土塑性收縮，產生表面裂縫。在施工中加強施工質量控制，因為西雙版納州氣候炎熱，混凝土盡量安排在晚上施工，以降低混凝土的入倉溫度，有利于混凝土的溫度控制；混凝土采用機械拌和，嚴格控制拌和時間，使混凝土充分拌和均勻；入倉后必須及時充分振搗，保證其內部密實；在混凝土澆筑后及時采用草墊進行養(yǎng)護。該工程在施工中采取以上措施后，有效地控制了混凝土裂縫的發(fā)生。

5 結語

a.采用硅粉結合使用高效減水劑，摻硅粉混凝土7天強度超過不摻硅粉的混凝土強度，后期抗壓強度隨齡期增加而增長，既克服了混凝土早期強度增長緩慢的不足，還可提高混凝土后期強度，抗沖磨、抗氣蝕等性能，提高混凝土耐久性；同時使混凝土具備良好的和易性與流動性，并且減少了混凝土單位水泥用量，從而可降低混凝土水化熱溫升，其技術經濟效果顯著。

b.在配制摻硅粉的C60抗沖磨硅粉混凝土時，應特別注意高效減水劑與膠凝材料的適應性，通過試拌選擇相對最佳的水泥用量、硅粉和高效減水劑摻量。

c.對于C60抗沖磨硅粉混凝土，施工中應從原材料選擇、配合比設計、施工質量控制、結構尺寸及混凝土養(yǎng)護等方面采取更為嚴格的溫控措施，以有效預防和減少裂縫的發(fā)生。

d.采用C60抗沖磨硅粉混凝土對泄水道工程底板、側墻進行修復后，通過3年運行的考驗，泄水道底板、側墻混凝土至今完好無損，有效地解決了困擾運行管理單位多年的“老大難”問題。