抗冲耐磨混凝土在水电站工程的应用

2016-08-12湖南明诚水利水电工程有限公司湖南益阳413000

低碳世界 2016年19期

关键词：抗冲水电站水泥

吴　宇（湖南明诚水利水电工程有限公司，湖南　益阳　413000）

抗冲耐磨混凝土在水电站工程的应用

吴宇（湖南明诚水利水电工程有限公司，湖南益阳413000）

本文结合某具体的水利工程，对抗冲耐磨混凝土在工程中的应用进行深入分析，通过对配合比和施工质量的研究，总结出最佳施工配合比和最优施工质量管控措施，实践证明效果良好。研究成果对其他同类型工程抗冲耐磨混凝土的应用具有积极的借鉴意义。

抗冲耐磨；混凝土；配合比；施工质量

1　引言

水利水电工程中会有很多施工部位会受到高速水流的冲蚀作用，使得各个部位的混凝土出现了不同程度的损害，如磨蚀损坏、剥落、掉块等。所以，这些部位的混凝土需要具有抗高速（含砂）水流冲刷及耐磨性能，同时也需要具备较强的抗气蚀的作用。

2　工程概况

某水电站是下游河段规划的最末一个梯级，电站距下游城市33km。工程的开发任务以发电为主，同时改善航运条件，兼顾防洪、灌溉，并具有拦沙和对水电站进行反调节等作用。工程枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、冲排沙建筑物、左岸坝后引水发电系统、右岸地下引水发电系统、通航建筑物及灌溉取水口等组成。泄水建筑物采用12个表孔和10个中孔的中表孔间隔排列，中导墙将表中孔、消力池分隔为2个对称的泄洪消能区的布置方案。

3　抗冲耐磨混凝土配合比设计

该水电站工程泄洪消能技术难度大，且坝址位置特殊，泄洪消能建筑物施工质量要求高。为保证泄洪消能建筑物施工质量，针对水电站工程泄洪消能特点，设计提出以下技术要求：泄洪表孔反弧段底板、泄洪中孔钢衬段以下部位以及泄洪表孔和泄洪中孔之间的隔墙采用强度等级C9055的混凝土；消力池上游段（桩号约为0+240）底板采用强度等级C9050的混凝土，左、右导墙和中隔墙上游段（桩号约为0+240）迎水面采用强度等级C9055的混凝土；消力池其余部位采用强度等级C9040的混凝土。抗冲耐磨混凝土技术指标如表1所列。

表1　抗冲耐磨混凝土强度等级及主要技术指标

3.1主要原材料

①砂石骨料。该工程中使用的砂石骨料是水电站砂石加工系统生产的统供砂石骨料。其原石是石灰岩，经过测试，其φ50mm×100mm试件的单轴抗压强度大约为86.9MPa。对砂石中的石粉含油量、小粒径占有比例、表观密度、颗粒级配曲线、碎石的饱和面干表观密度、超逊径、针片状含量、压碎指标、吸水率等各项指标的试验检测，满足设计基本要求。②水泥。该工程使用的水泥是水电站统供中热硅酸盐P.MH42.5水泥，经过试验检测之后发现其各项指标符合规范要求，其检测结果如表2所示。③粉煤灰。该工程施工混合料中使用的粉煤灰是水电站统供F类Ⅰ级粉煤灰，在技术人员对粉煤灰的细度、需水量比、含水率、烧矢量、三氧化硫、密度等进行反复比对和检测之后，发现其质量过关，满足工程设计要求。④微纤维。为了提高混凝土的质量，并且优化是水电站统供聚乙烯醇纤维（PVAF），在使用时，需要对其长度、直径、强度等进行全面检查。⑤外加剂。配合比设计中使用的外加剂是水电站统供PCA型聚羧酸缓凝高效减水剂、JM-Ⅱ型缓凝高效减水剂ZB-1A型缓凝高效减水剂和ZB-1G型引气剂、GYQ型引气剂，需要对外加剂的各项参数进行比对，如减水率、含气量、泌水率比、凝结时间差、抗压强度比等。⑥水。该工程建设所用水为水电站统一供水，经过测试，其用水满足要求。

表2　P.MH42.5水泥试验检测结果

3.2配合比试验方案

该水电站泄洪消能建筑物设计难度大，居世界前列，水电水利规划设计单位对此高度重视，组织国内知名的科研院所和高等院校进行了大量的试验研究和方案比较，确定了相关试验参数。同时为减小原材料供应给生产带来的风险，要求两家承建单位试验室按照中热42.5级水泥、Ⅰ级粉煤灰、江苏博JM-PCA减水剂的组合分别进行配合比试验。试验成果表明，不同厂家原材料组合的混凝土力学性能比较接近，基本可以满足相同原材料不同厂家相互代换的目的。同时，考虑到低热水泥较中热水泥具有早期强度低、后期强度高、绝热温升低等特点，总体上有利于改善混凝土的抗裂性能，决定在中热水泥试验成果的基础上开展低热水泥配合比试验，但应适当减小水泥比表面积和提高水泥中氧化镁含量，以降低混凝土自生体积变形收缩值。

4　抗冲耐磨混凝土施工质量管控

4.1混凝土运输质量管控

混凝土运输设备以及运输能力都必须满足工程建设的基本要求。在运输时，需要做好防护工作，如遮阳挡雨和保温措施。运输车辆显著位置需要标注混凝土的参数，同时需要严格控制行车速度，避免其性能发生改变。

4.2混凝土入仓浇筑质量管控

入仓浇筑也是影响混凝土施工质量的关键因素之一。①混凝土入仓需要依据工程建设的实际情况选择适宜的施工方法，并且按照规定的工序进行，其仓面尽量均匀上升。卸料的高度不得超过2.5m，避免骨料分离。对于混凝土铺料，需要依据仓面面积、入仓方式、浇筑强度等选择适宜的摊铺方法，常见的有平铺法、台阶法。对混凝土平仓方式，根据仓面实际情况选择人工平仓、振捣臂平仓或平仓机平仓。②在混凝土振捣质量过关时，需要立即振捣密实，严格控制振捣时间，当混凝土没有出现下沉或者是气泡并且开始泛浆即可结束，一般时长为20～30s。③振捣结束后，按照技术规范原浆收面。

4.3混凝土温控质量管控

温度是影响混凝土施工质量的重要因素。一方面，抗冲耐磨混凝土大多预冷混凝土，按照相关技术标准，搅拌机出口的混凝土的温度不能超过14℃，混凝土入仓温度需控制在19℃以内，浇筑仓的内部需要布设冷却水管，在浇筑结束后立即通水冷却。另外一方面，在混凝土收面之后要及时开展养护工作，其早期养护主要是遮盖或喷雾方式，避免因为失水产生塑性裂缝，1～2d后改用草袋覆盖并洒水养护。