瓦屋山电站抗冲磨混凝土试验研究

王德勇

(四川省水利水电勘测设计研究院，成都，610072)

1 工程概况

瓦屋山电站位于四川省眉山市洪雅县瓦屋山镇，是周公河干流七级开发的第一级，坝址位于周公河炳灵乡场口处。设计坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶长295m，总宽度8.0m，最大坝高138.76m，上游边坡为1∶1.4，下游边坡为1∶1.3，设二级马道。水库枢纽为二等工程，主要建筑物按二等建筑物设计。大坝主要分为垫层区、过渡区、主堆石区、下游堆石区和排水带。

2 试验设计与方案

2.1 试验设计

瓦屋山电站抗冲磨混凝土设计经过讨论研究，决定在混凝土中掺加硅粉作为抗冲磨剂，以提高混凝土的抗冲磨性能。根据《水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》DL/T5207－2005规定，硅粉掺量小于10%。科研成果证明，硅粉混凝土抗压强度随掺量增加而提高，掺量低于5%时，增强效果不明显;太多(超过20%)则会造成混凝土干缩或强度下降。另外，试件破坏断面发生在骨料与水泥石胶结面，说明光滑、球形的几何形状骨料不利于制作高强混凝土，其所占比例应加以限制。

本工程根据大量科研资料和规范要求，硅粉产量设为7%。同时抗冲磨混凝土是泵送混凝土，在混凝土中掺小于25%的粉煤灰便于施工，又有利于混凝土早期温度控制，以防开裂。鉴于抗冲磨混凝土掺加硅粉易引起混凝土的热量释放集中化和内外收缩差，导致混凝土开裂，研究决定在混凝土中另外掺加少量的UEA膨胀剂补偿部分收缩，达到防止混凝土开裂的目的。

根据业主的要求，一种是在水泥生产过程中直接加入硅粉(用硅粉作为掺合料生产P.M42.5中热硅酸盐水泥)，另一种是在试验过程中外掺同样数量的硅粉。比较两种掺法的优劣，以确定施工工艺。

2.2 原材料试验

2.2.1 水泥

本次试验采用四川省夹江县规矩特性水泥有限公司生产的42.5等级强度中热硅酸盐水泥和42.5等级强度中热硅酸盐水泥内掺7%的硅粉(以下简称中硅42.5)。其物理、力学及化学性能见表1、表2、表3。

表1 水泥物理力学性能

表2 水泥化学成分表(%)

表3 水泥水化热(kJ/kg)

试验结果表明，中热水泥和内掺7%硅粉的中热水泥均符合国家标准，两种水泥在相同龄期所释放的水化热基本一致，中热硅酸盐水泥和内掺硅粉的硅酸盐水泥水化热均能满足国家标准规定要求，可以在工程中使用。

2.2.2 混凝土配合比设计及试验

本次试验主要是比较两种水泥配制混凝土的性能。配合比试验设计同时遵循相关的试验规程规范进行。

表4 瓦屋山电站抗冲磨混凝土配合比及混凝土强度、抗冲磨强度

混凝土在掺入膨胀剂UEA之后其抗冲磨强度大大降低，经比较发现，当掺入10%UEA，内掺硅粉中热水泥所配混凝土冲磨强度下降53.7%;外掺硅粉中热水泥所配混凝土抗冲磨强度下降38.2%。因此，混凝土掺加UEA，一方面较好地控制了混凝土的前期塑性干缩，但另一方面也降低了混凝土的抗冲磨强度。

3 结论

3.1 在中热水泥生产过程中，就掺入7%硅粉配制的水泥用于抗冲磨混凝土，其性能较中热水泥外掺入7%硅粉配制的抗冲磨混凝土有较大的性能优势(如用同样质量的水泥可以得到更高的抗压强度，配制的混凝土有更高的抗冲磨强度)，但同时掺10%UEA防止塑性干缩而引发混凝土裂缝时，前一种水泥的抗冲磨强度较后者下降更多。

3.2 在抗冲磨混凝土中使用膨胀剂UEA，虽然可以减小混凝土的早期塑性收缩，避免混凝土因收缩而引起的裂缝风险，但是要大大减小抗冲磨混凝土的抗冲磨强度。 ■