抗冲磨混凝土分析研究探讨
发布时间：2022/7/27 14:41:00浅谈过（泄）水建筑物抗冲磨混凝土应用及施工技术
【摘要】 在多泥沙河流布置过（泄）水建筑物，如何提高建筑物护面的抗冲磨、抗冲蚀能力是一个重要的问题。以往使用的护面材料主要有环氧砂浆(混凝土)、铸铁板、钢板及高标号干硬砂浆(混凝土)等，其效果并不理想。而效果较好的硅粉混凝土和HF混凝土已被广泛应用于水工建筑物高速水流冲刷部位，其抗压、抗冲磨、耐久性等性能已逐渐被验证和认可。本文根据新疆克孜加尔水利枢纽导流洞工程抗冲磨混凝土的应用，简述了过（泄）水建筑物抗冲磨混凝土的应用技术和施工技术，以供类似工程参考。
【关键词】 抗冲磨试验机 硅粉混凝土 HF混凝土 施工技术
HF粉煤灰抗冲磨混凝土在克孜加尔导流洞工程中的应用
2.1抗冲磨材料的选择
硅粉抗磨蚀剂是以超细高活性硅粉为主，参配有耐磨抗气蚀助剂的复合粉体材料。它有效地改善了混凝土的微观结构，提高了水泥浆体和砂、石骨料界面之间的结合强度，增加了水泥浆体抗拉、抗冲击性能，因而能大幅度提高混凝土的抗冲磨、抗气蚀性能，并显著提高混凝土的力学性能、密实性、抗冻性和耐久性，同时还具有减缩防裂的效果。
HF外加剂是几种外加剂的复合剂，主要成分为：①减水剂，其作用是减小混凝土的水胶比，增大混凝土的强度和稠度，从而使坍落度损失减少。②载体流化剂，增大混凝土的流动性，并在1～2小时内使混凝土坍落度不变或变化很小。③缓凝剂，起缓凝作用并减小混凝土的坍落度损失，使混凝土初凝时间适当延长，对初凝后的混凝土强度没有影响。④混凝土膨胀剂，利用其在水化过程中产生的微膨胀性，补偿混凝土的干缩性。一般情况下，HF混凝土和硅粉混凝土相比，具有同样的抗压强度、抗冲磨、抗空蚀性能，其粘聚性和保水性介于硅粉混凝土与普通混凝土之间，既克服了硅粉混凝土粘聚性太大不泌水的缺点，又改善了普通混凝土粘聚性差易泌水的性能。掺加粉煤灰的HF粉煤灰混凝土其粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，在拌合物中产生“滚珠效应”，不但使HF粉煤灰混凝土易于施工浇筑，易于振捣密实和收光抹面，并可进行泵送浇筑，克服了硅粉混凝土施工难度大的缺点。近年来，硅粉价格较高，且硅粉生产厂家较少，运费大等，直接导致了硅粉混凝土的价格远大于HF粉煤灰混凝土。因此，HF混凝土被很快的推广并应用，已有数十个工程使用过HF混凝土，使用效果受到了多数设计单位、监理单位、施工单位及业主的好评。
新疆克孜加尔导流洞闸井至消力池混凝土底板表层30cm原设计为C60F200W6硅粉混凝土，考虑到HF粉煤灰混凝土从施工难易程度、经济性等优于硅粉混凝土的特点，经设计、监理、施工及业主单位共同讨论协商后选用C30F200W6HF粉煤灰混凝土代替硅粉混凝土，以满足底板抗冲磨要求。
2.2 HF粉煤灰抗冲磨混凝土在克孜加尔导流洞工程中的应用
2.2.1 施工原材料
（1）砂石料
细骨料为该工程规划的C2料场筛分的天然水洗砂，细度模数为2.9，堆积密度1530 kg/m3，含泥量1.3%；
粗骨料包括C2料场筛分天然卵石（5~20mm、20~40mm）和人工破碎石。卵石（5~20mm）超逊径含量分别为4.6%和5.9%；碎石（5~20mm）超逊径含量分别为7.5%和0.6%；卵石（20~40mm）超逊径含量分别为3.6%和4.2%
（2）胶凝材料
水泥采用P.O42.5水泥，其物理力学性能见表1；粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，其性能检测结果见表2。
表1 水泥物理力学性能检测结果
| 水泥品种 （规格） | 标准稠度用水量（%） | 凝结时间（min） | 抗折强度（MPa） | 抗压强度（MPa） | 安定性（煮） | |||
| 初凝 | 终凝 | 3d | 28d | 3d | 28d | |||
| P.O42.5 | 28.0 | 143 | 233 | 5.2 | 7.86 | 26.2 | 50.64 | 合格 |
表2 粉煤灰性能检测结果
| 粉煤灰品种等级 | 细度（%） | 需水量比（%） | 烧失量（%） | 含水率(%) |
| Ⅰ级 | 7.1 | 92 | 4.6 | 0.1 |
（3）外加剂
外加剂采用NF-NS-3泵送剂和NF-1高效减水剂，引气剂采用该公司生产的PMS-NEA3引气剂， HF外加剂采用甘肃巨才电力技术有限公司生产的HF外加剂。
2.2.2 配合比设计试验
（1）外加剂适应性试验
通过对泵送剂、减水剂、HF外加剂、引气剂分别进行了适应性试验，最终确定：当粉煤灰掺量为水泥用量的30%时，泵送剂、减水剂、HF外加剂、引气剂的更优掺量分别为1.0%、1.0%、2.0%、1.2/10000，掺HF外加剂后水泥净浆的流动度和掺减水剂、HF外加剂两种外加剂有几乎同样的效果，也可满足泵送混凝土的要求。
（2）配合比的确定
在新疆农业大学孙教授的指导下，进行了C30F200W6泵送混凝土配合比试验，最终确定配合比见表3，28天抗压强度为38.5MPa。
表3 C30F200W6混凝土配合比
| 强度等级 | 水胶 比 | 胶凝材料（kg） | 砂（kg） | 石（kg） | 外加剂（Kg） | 水 （Kg） | ||||
| 水泥 | 粉煤 灰 | 0-5mm | 5-20mm | 20-40mm | HF（2%） | 引气剂（1.5/万） | ||||
| 卵石 | 碎石 | |||||||||
| C30F200W6 | 0.38 | 251 | 107 | 746 | 177 | 413 | 483 | 7.16kg | 0.0537kg | 136 |
通过在拌和站现场拌和，对该配合比进行了验证，确定的拌和程序为：
（胶凝材料+HF外加剂） 拌和 粗细骨料 拌和 （水+引气剂） 拌和 180S，拌和站的拌合质量较好，拌合的成品混凝土质量检测结果见表4。
表4 拌和质量检测结果
| 和易性 | 坍落度 | 扩展度 | 含气量 |
| 和易性好 不离稀， 无泌水 | 190mm | 450mm | 4.9% |
HKCM-2混凝土抗冲磨试验机
一、概述
HKCM-2混凝土抗冲磨试验机测定仪是根据《水工混凝土试验规程DL/T5150-2001》规定的技术要求设计的，利用旋转水流冲击钢球，在预制混凝土表面形成钢球冲击磨损的试验，以测定各类混凝土表面抗水流冲击磨损的能力。
二、主要技术参数
1. 试样尺寸：φ300×100mm
2. 试样容器筒尺寸：φ302×430mm
3. 电机搅拌转数：1200r/min
4. 钢球直径：φ12.7mm；φ19.1mm; φ25.4mm
5. 电源：AC 380V 50HZ
6. 功率：1.5KW
7. 体积：1800 mm ×800mm ×500mm
8. 重量：180kg 
HKCS-2混凝土抗冲刷试验机
一：概述：
HKCS-2混凝土抗含砂水流冲刷试验机测定仪是根据《水工混凝土试验规程DL/T5150-2001》规定的技术要求设计的，利用高速离心力旋转叶轮转动水流冲击混凝土内环表面磨损的试验，以测定各类混凝土表面抗水流冲击磨损的能力。
二：主要技术参数：
1. 试样尺寸：外径322mm，内径202 mm,高60mm
2. 试样容器筒尺寸：φ415×80mm
3. 电机搅拌转数：1430r/min ，水流速14.3m/s
4，一次冲刷时间：0—30min
5,磨损剂：0.5mm-0.85mm石英砂和水混合物
6. 电源：AC 380V 50HZ
7. 功率：3KW
8. 体积：1400 mm ×800mm ×500mm
9. 重量：150kg