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抗冲磨混凝土分析研究探讨-


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秒速赛车生产的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、引气剂的最优掺量分别为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
胶凝材料(kg) 砂(kg) 石(kg) 外加剂(Kg)
(Kg)
水泥 粉煤
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 

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