西北干燥地區(qū)水工抗沖磨混凝土試驗(yàn)研究.doc

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1、西北干燥地區(qū)水工抗沖磨混凝土試驗(yàn)研究胡宏峽（中國水利水電第四工程局勘測設(shè)計(jì)研究院，西寧，810007）【關(guān)鍵詞】水工抗沖磨混凝土干縮開裂時間裂縫寬度試驗(yàn)研究1?刖§西北地區(qū)一些大中型水電工程一般水頭高、壩體也高，泄水道內(nèi)水的流速很大，高速水流對溢流面混凝土的沖蝕破壞危害性也很大，往往采用水工抗沖磨混凝土。目前抗沖蘑混凝土大多釆用較低的水膠比和摻加硅粉方法來配制，大幅度提高了硬化混凝止的力學(xué)性能和抗沖磨強(qiáng)度，但對混凝土的體積穩(wěn)定性缺乏研究，在各大工程實(shí)踐中強(qiáng)度等級較高的混凝土收縮和開裂問題顯得比較

2、突出。尤英對于西北地區(qū)，自然條件十分惡劣，氣候寒冷、干燥、多風(fēng)、年溫差和日溫差很大，低水膠比的水工抗沖磨混凝土在收縮和開裂問題上就顯得更為突出。對己建工程的調(diào)查研究，結(jié)果表明大多數(shù)泄水建筑物工程溢流面抗沖蝕層混凝土存在比較嚴(yán)重的耐久安全性問題。然而在西北高寒干燥地區(qū)水工抗沖蘑混凝土結(jié)構(gòu)耐久安全性仍是一個至今尚未解決的問題。隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，在西北地區(qū)，特別是黃河上游等一系列大屮型水電工程的進(jìn)一步開發(fā)啟動，這些工程建設(shè)必然會用到抗沖蘑混凝土，并且對混凝土的耐久性和安全性提出了更高的要求

3、。因此，研究和使用適應(yīng)于高寒干燥地區(qū)具有高抗沖磨強(qiáng)度、高抗裂性的混凝土材料進(jìn)行西部重點(diǎn)工程的建設(shè)，是目前迫切需要解決的問題。對于已經(jīng)發(fā)生開裂損壞，出現(xiàn)缺陷的抗沖磨混凝土，采用各種先進(jìn)的混凝土材料和相關(guān)的技術(shù)予以修復(fù)，以恢復(fù)其使用功能，延長使1用壽命，也是需要解決的問題。本次試驗(yàn)研究依托于劉家峽水電站沈河口排砂洞工程，針對抗沖磨混凝土設(shè)計(jì)要求和施工要求的特點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)策劃和設(shè)計(jì)。由于篇幅問題，文章主要介紹對常態(tài)混凝土研究的有關(guān)內(nèi)容。2.原材料選用根據(jù)提供的資料，劉家峽沈河口排沙洞工程位于劉家峽水電站

4、左岸,增建的主耍冃的是解決洸河泥沙淤積對劉家峽大壩安全運(yùn)行帶來的嚴(yán)重危害和對大壩安全渡汛構(gòu)成嚴(yán)重的威脅及電站機(jī)組磨損等問題。排砂洞洞長1486.438m,設(shè)計(jì)排砂流量600m3/s,最大泄量859.47m3/s(校核洪水位)。根據(jù)設(shè)計(jì)施工要求：排砂洞抗沖磨混凝土有常態(tài)和泵送兩種，設(shè)計(jì)齡期均為28天，強(qiáng)度等級為C40和C50,強(qiáng)度保證率均為95%,要求極限拉伸值不小于1.20X10-4；混凝土抗凍等級為F100-F200不等，抗?jié)B等級W6-W10不等。針對設(shè)計(jì)要求和施工要求，抗沖磨混凝土原材料選用

5、情況如下：水泥：甘肅永登水泥廠生產(chǎn)的祁連山牌42.5級中熱硅酸鹽水泥；粉煤灰：蘭州西固電廠生產(chǎn)的I級粉煤灰；硅粉：甘肅蘭州西北鐵合金廠生產(chǎn)的微硅粉；骨料：采用紅柳臺料場天然粗細(xì)骨料，粗骨料最優(yōu)級配小石:中石=35:65；外加劑：浙江五龍化工股份有限公司生產(chǎn)的ZWL-PC(I)聚竣酸高性能減水劑、西寧市喜信混凝土外加劑冇限公司生產(chǎn)的RT-1蔡系高效減水劑和河北石家莊外加劑廠生產(chǎn)的DH9引氣劑；纖維：格雷斯公司生產(chǎn)的GRACE束狀單絲聚丙烯抗裂纖維，骨料采用劉家峽紅柳臺料場的天然粗細(xì)骨料；減縮劑：釆

6、用格雷斯公司生產(chǎn)的GRACEEclipse.經(jīng)檢驗(yàn)，以上各種材料的品質(zhì)指標(biāo)均滿足冇關(guān)的規(guī)范要求。2.研究方法采用試驗(yàn)研究的方法?；炷涟韬衔镄阅堋⒘W(xué)性能、抗凍性、抗?jié)B性、變形性能和抗沖磨性能試驗(yàn)方法依據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5150-2001o混凝土圓環(huán)開裂試驗(yàn)的裝置和方法如下:試驗(yàn)裝置屮起約束作用的圓環(huán)內(nèi)徑尺寸275mm,外徑尺寸為305mm,混凝土環(huán)內(nèi)徑尺寸305mm,外徑尺寸為375mm,環(huán)高均為140mm,混凝土環(huán)的壁厚為35mm。成型混凝土環(huán)時剔出5mm以上的粗骨料，成型后的

7、混凝土養(yǎng)護(hù)24小時拆除外模，在混凝土環(huán)的上表面涂上一層水玻璃，防止水分蒸發(fā)，然后在室溫為20oC±loC,濕度為60%±5%的環(huán)境屮養(yǎng)護(hù)。鋼環(huán)外部的混凝土在收縮時受到鋼環(huán)的約束，在混凝土環(huán)開裂之前每12小吋用顯微鏡觀察一次，看混凝土環(huán)是否開裂，記錄開裂時間（從拆除外模時算起），開裂后，定期觀測混凝土環(huán)的最大裂縫寬度。23.研究內(nèi)容及結(jié)果4.1聚丙烯纖維對抗沖磨混凝土性能影響根據(jù)纖維阻裂理論：在抗沖磨混凝土中摻入聚丙烯纖維以降低混凝土微裂縫尖端的應(yīng)力集中，阻止或減少混凝土在干縮過程中因拉應(yīng)力引起裂

8、縫的發(fā)生和擴(kuò)張，從宏觀上起到減少混凝土早期裂縫的發(fā)生發(fā)展，延緩混凝土開裂的時間，減小混凝土裂縫寬度等作用。所以，采用抗裂阻裂性能優(yōu)良的聚丙烯纖維是改善抗沖蝕層混凝土抗裂性能的關(guān)鍵。為了研究聚丙烯纖維摻入混凝土后對混凝土抗裂性能改善或影響的效果，進(jìn)行了摻聚丙烯纖維混凝土力學(xué)性能對比試驗(yàn)和圓環(huán)開裂對比試驗(yàn)。力學(xué)性能試驗(yàn)采用的配合比參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果分別見表1、表2,其中編號TX?O為基準(zhǔn)混凝土，TXJ為摻聚丙烯纖維混凝土，混凝土裂縫寬度隨齡期發(fā)展變化趨勢見圖1,混凝土圓環(huán)開裂情況對比照片見圖2。從拌合物