水工抗沖磨防空蝕混凝土關鍵技術分析探討

蔣準彪

摘? ? 要：很多水工工程在經過長期使用后都會出現不同程度的空蝕磨損現象，對水工建筑整體結構的安全性和穩固性產生了較大的威脅，因此必須加強對抗磨蝕混凝土關鍵技術的研究，同時要結合水工建筑的實際情況積極采取設置摻氣減蝕設施、合理選擇護面材料、嚴格控制混凝土澆注施工技術工藝等方式來全面提高水工工程的施工質量，確保水工工程運行安全。

關鍵詞：水工;抗沖磨防空蝕;混凝土;關鍵技術

1? 前言

隨著我國社會經濟的發展，近年來水工工程的建設規模和項目數量不斷增加，對水工建筑的施工技術提出了更高的要求。通過總結建成投入使用的水工建筑的施工實踐發現，溢洪道、泄洪洞和消力池等水工建筑在運行一段時間后，其泄水消能護面的抗磨蝕混凝土往往會在高速水流的沖磨作用下出現空蝕等損壞現象，嚴重影響了水工建筑的運行安全以及其各項功能的正常發揮。因此要高度重視這一問題，并要結合實踐經驗加大對水工抗沖磨防空蝕混凝土關鍵技術的研究力度，全面提高水工建筑的質量和使用壽命。

2? 破壞水工抗沖磨防空蝕混凝土的主要原因分析

當水工建筑的混凝土表面存在障礙物以及平整度較差時，高速水流就會對抗沖磨防空蝕混凝土產生破壞作用，并導致其出現不同程度的空蝕損害，影響水工建筑整體結構的安全性和穩固性。同時如果在水工建筑的施工過程中存在模板接縫不平、定線測量誤差明顯、混凝土表面有突起殘留以及抹面施工質量較差等問題時，都會造成過流表面的平整度較低，進而在局部邊界出現分離現象，這會導致漩渦的形成并加大出現空蝕破壞的幾率。此外，在抗沖磨混凝土的澆搗養護施工中如果出現多次澆注且間隔時間不合理等問題時，也會產生裂縫以及脫空的情況，此時抗沖磨混凝土在受到高速水流的沖磨作用下就會出現嚴重的破損。

3? 水工抗沖磨防空蝕混凝土關鍵技術

3.1? 采用摻氣減蝕技術

防止水工抗沖磨混凝土出現空蝕問題的關鍵技術之一就是采用高速水流摻氣技術，這項技術在國內外水工建筑中已經得到了廣泛的應用。通過總結實踐經驗發現，在水流流速超過30m/s時，水工抗沖磨混凝土出現空蝕問題的幾率較高。而隨著我國水利工程項目建設規模的不斷擴大，由高速水利造成的空蝕空化、摻氣以及其他破壞問題日益突出，因此必須加強對摻氣減蝕技術的研究。摻氣減蝕技術主要是通過在高速水流邊界采取強迫摻氣技術，促使水流從底部紊流邊界逐步向自由表面摻氣后改變其物理特性，從而達到減免空蝕破壞的目的。目前在我國的多項水利工程建設中都已經采用了這一技術方法，并形成較為完善的技術規范。力圖在水工隧洞的施工中應將摻氣水面上方凈空余幅控制在15%到25%隧洞面積范圍內，而對于較長水工隧洞還應采取必要的補氣措施，以確保水工泄洪建筑的安全運行。

3.2? 合理控制抗沖磨防空蝕混凝土齡期

在水工建筑的建設中，應嚴格按照抗沖磨混凝土的相關技術規范要求并結合工程區域的含沙量以及流速等參數確定混凝土的強度，同時還應開展現場試驗進一步提高抗沖磨混凝土強度以及齡期選擇的合理性。由于混凝土齡期對抗沖磨混凝土胡呢料中膠凝材料以及各種摻入料的用量有較大的應用，同時還與抗沖磨混凝土的防裂能力密切相關，因此一般在水工建筑中應將抗沖磨混凝土齡期控制在90d左右。通過對實踐經驗的總結發現，在坍落度強度以及級配相同的條件下，90d齡期的抗沖磨混凝土的膠凝材料用量比28d齡期明顯降低，且其強度增長也達到了28d的1.2倍～1.25倍左右。

3.3? 積極采用新型抗沖磨防空蝕混凝土技術

（1）采用復合材料混凝土技術。隨著我國水工建筑施工技術以及材料科學的不斷進步，各種抗沖磨混凝土材料被陸續研發應用，高強混凝土被作為解決水工建筑混凝土抗沖磨防空蝕問題的重要技術方法之一。同時，在傳統高強混凝土的基礎上，還進一步發展出了多元復合型的新型抗沖磨混凝土材料。多元復合材料混凝土的強度等級通常能夠達到C40大C60左右，且其材料成分更加多元化，通過摻入纖維、粉煤灰、鐵礦石骨料、硅粉以及礦渣等復合型多元成分有效提高了抗沖磨混凝土的防裂性能、強度以及耐磨能力，從而成為了解決水工抗沖磨混凝土出現空蝕缺陷的關鍵技術。目前在水工建筑中使用的多元復合型混凝土主要為硅粉粉體類。該類型抗沖磨混凝土具有較好的耐磨性能和較高的強度，同時隨著聚羧酸減水劑、纖維的摻入使用以及對硅粉摻量的優化控制，進一步提高了其抗沖磨防空蝕性能，不過目前仍存在收縮裂縫控制以及抹面處理難度較高等問題。

（2）采用HF混凝土技術。所謂HF混凝土阿就是在混凝土混合料中摻入雙摻粉、多元粉體等摻合料、優質煤灰以及HF外加劑的混凝土類型，同時HF混凝土對于水泥以及砂石骨料也就其特殊的要求，這使得HF混凝土具有水化熱溫升幅度和干縮性比較小的特點，而且其在抗裂性以及防空蝕耐沖磨性能等方面的優勢也比較突出，施工技術工藝也相對簡單，因此HF混凝土在水工建筑中被廣泛應用，并取得了較為理想的護面效果。這主要是由于應用HF混凝土有效解決了抗沖磨混凝土材料的自身缺陷問題，在應用HF混凝土進行水工建筑護面施工時，能夠明顯提高護面的流線形以及平整度度，客觀上降低了高速水流對混凝土護面的沖磨作用，從而達到了防止空蝕破壞出現的目的。

3.4? 混凝土澆注施工關鍵技術分析

（1）采用同步澆注基層混凝土技術提高層間結合緊密度。與傳統的在基層混凝土澆注完成后再澆注抗沖磨混凝土的施工方式相比采用，同步澆注基層和水工建筑邊墻以及泄槽等豎立面抗沖磨混凝土的技術工藝能夠有效有效避免不同混凝土由于彈性模量、變形以及應力等差異而產生的脫空等問題，從而達到提高層間結合的緊密度、避免層間脫開的目的。

（2）合理選擇混凝土澆注施工方式。在抗沖磨混凝土的澆注施工時可以按照常態混凝土來進行施工技術工藝的選擇，將混凝土坍落度控制在5cm～7cm左右，這樣可以減少水泥以及水的用量，有效避免出現溫度裂縫。

（3）混凝土振搗收面施工技術要點。在振搗施工時應合理選擇振搗設備，并準確控制振動力以及振動幅度，以確保混凝土密實度能夠達到設計標準。同時應采取人工刮軌方式來進行收面作業。收面時應準確判斷混凝土的初凝時間，并嚴禁在混凝土表面采取撒水泥以及灑水等作業方法。

（4）抗沖磨防空蝕混凝土養護施工技術要點。完成抗沖磨的澆搗收面施工后，施工人員應及時采取養護措施。在混凝土表面終凝前應通過噴霧以及噴灑養護劑等方法來保持其表面的濕潤度。而在混凝土表面完成終凝后，則應在具備邊界條件是采用覆蓋養護材料的方式進行養護管理。在養護抗沖磨混凝土豎立面時，則應在拆除模板后通過噴淋以及覆蓋等方面來保持豎立面的濕潤度，避免抗沖磨混凝土表面出現裂縫等問題。

4? 總結

在高速水流的長期沖磨作用下，水工建筑的護面混凝土往往會出現空蝕等問題，嚴重威脅了水工建筑的運行安全，同時也對水工建筑各項使用功能的正常發揮產生了不利的影響。因此應加強對水工抗沖磨防空蝕混凝土關鍵技術的研究，并不斷總結實踐經驗，通過設置摻氣減蝕設施，科學選擇抗沖磨混凝土齡期和抗磨蝕混凝土材料、準確掌握混凝土的澆搗、收面以及養護等關鍵技術，全面提高水工建筑的施工質量。

參考文獻：

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