抗冲磨混凝土在官宋硼堰枢纽工程中的应用

张国荣 陈建刚

（江苏省镇江市工程勘测设计研究院 212001）

1 工程概述

官宋硼堰取水枢纽位于汉旺镇绵远河出山口，是一座以灌溉为主综合利用的水利工程，是官宋硼灌区重要的骨干控制工程，集雨面积410km2。官宋硼灌区属于中型自流灌区，引绵远河水，通过官、宋、硼三堰分水，灌溉11个乡镇，控制灌溉面积1.11万hm2，有效灌溉面积0.97万hm2。

2008年5月12日，四川省发生了震级为8.0级的“5.12”大地震，加之随后的“6.12”小岗剑堰塞湖泄流，致使该工程闸墩、排架、护坦、导墙、工作桥梁、管理设施等严重受损，出现了不同程度的垮塌、裂缝、位移、变形、滑坡等重大病险。

2008年10月24日，经四川省水利科学院专家组鉴定，该枢纽为四类闸，需要整体报废重建。

工程规模：重建工程属Ⅲ等中型水利工程，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时建筑物为5级。重建工程设计洪水标准为50年一遇，流量2811m3/s；校核洪水标准为200年一遇，流量3931m3/s。工程区抗震设防烈度为Ⅷ度。

冲沙闸及泄洪闸闸室结构布置相同，单孔净宽均为10m，冲沙闸共计2孔，为两孔一联一块底板，泄洪闸共计9孔，分三孔一联三块底板。闸室底板面高程为694.1m，底板顺水流向长16.3m，底板厚均为1.8m。闸墩顶高程702.2m，泄洪闸、冲沙闸上下游均设置了钢筋混凝土护坦。

官宋硼堰取水枢纽重建工程的抗冲磨混凝土设计于冲沙闸闸室、泄洪闸闸室、上下游护坦的面层，厚度0.3m。另外，冲沙闸闸室底板采用钢板护面，厚度12mm，该工程抗冲磨混凝土总方量为540m3。施工工艺为在浇筑下层C25（闸室）、C20（上下游护坦）一期混凝土时预埋锚筋，一期混凝土达到终凝后打毛、冲洗，验收合格后进行C50F50二期抗冲磨混凝土施工。

2 抗冲磨混凝土配合比设计

抗冲磨混凝土是江苏援建绵竹市官宋硼堰取水枢纽重建工程抗冲磨体系最重要的组成部分，其配合比设计必须能显著提高混凝土的整体强度并使混凝土中的胶凝产物致密、坚硬、耐磨；同时还需尽量满足施工方便的要求，避免施工困难、平整度差、运行中产生气蚀破坏。为此施工单位（江苏省水利建设工程有限公司）委托中国水利水电第七工程局有限公司试验室进行C50F50抗冲磨混凝土配合比设计。

2.1 抗冲磨混凝土设计参数

官宋硼取水枢纽重建工程抗冲磨混凝土强度等级为C50，二级配，抗冻性F50，混凝土设计要求见表1。

2.2 抗冲磨混凝土原材料选择

2.2.1 水泥

配合比试验采用四川利森建材有限公司生产的“利森”牌P.O42.5R水泥，样品抽测标准稠度26.5%，初凝182min，终凝230min，体积安定性合格，28天抗压、抗折强度分别为45.6MPa、8.3MPa。检测结果表明，“利森”牌P.O42.5R水泥物理力学性能各项指标符合《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）的有关技术要求。

表1 抗冲磨混凝土设计指标

2.2.2 粉煤灰

采用巴蜀江油粉煤灰开发公司生产的Ⅰ级灰，其细度5.6%，烧失量2.58%，需水量比93%，SO3含量2.01%，含水量0.3%，各项指标检测结果符合《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055—2007）的有关技术要求。

2.2.3 外加剂

采用江苏博特新材料有限公司生产的JM—PCA（Ⅰ）聚羧酸超塑化剂（液体），减水率25.1%，抗压强度比3天为165%，7天为157%，28天为151%，其性能检测符合《聚羧酸系高性能减水剂》（JG/T223—2007）的有关技术要求。

2.2.4 细骨料

采用绵竹市绵远河砂石厂生产的黄砂（人工砂），细度模数3.03，石粉含量14.1%，泥块含量无，检测指标均满足《水工混凝土施工规范》（DL/T5144—2001）的有关技术要求。

2.2.5 粗骨料

采用绵竹市绵远河砂石厂生产的碎石，粒径5～20mm和20～40mm，表观密度为2720kg/m3和2730kg/m3，级配良好，含泥量小于1%，压碎指标6%，各项指标均符合《水工混凝土施工规范》（DL/T5144—2001）的有关技术要求。

2.2.6 硅粉

采用成都东蓝星科技发展有限公司提供的“东蓝星”牌硅粉。硅粉品质检测结果：烧失量1.7%、SiO2含量95.4%，含水率0.41%，流动度120mm，pH值5.98，各项性能指标均符合《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736—2002）的有关技术要求。

2.3 混凝土配合比设计

为确保混凝土的各项性能达到设计指标和满足施工要求，中国水利水电第七工程局有限公司试验室通过不同的水胶比对混凝土拌和物及硬化性能试验进行比较，形成了混凝土配合比参数及每立米混凝土各种材料用量计算表（见表 2、表 3）。

3 施工质量控制

根据工程实际情况，施工单位选用了泵送混凝土，为保证抗冲磨混凝土的施工质量，主要采取了以下技术措施进行质量控制:

a.严格按中国水利水电第七工程局有限公司试验室提供的C50F50抗冲磨混凝土配合比进行投料，出机口的坍落度控制在130～150mm之间，所有原材料衡量误差控制在规范限制的范围内。

表2 混凝土配合比参数

表3 每立方米混凝土各种材料用量计算表

b.平仓、振捣是抗冲磨混凝土施工的关键工序，安排专人振捣，布点合理，避免欠振和过振。

c.抗冲磨混凝土其水泥用量较多、结构较薄，极易因混凝土表面失水干燥而出现干缩变形，形成不同程度的裂缝，这是施工质量中不容忽视的主要问题。在施工中加强养护相当重要。初凝后立即覆盖草袋，进行洒水养护，随时保持草袋湿润，一般不少于28天，并采取相应温控措施。

d.施工中加强混凝土表面平整度的质量控制。

4 实际应用效果

混凝土抗压强度和抗冲磨实测成果见表4、表5。

表5 混凝土抗冲磨（水下钢球法）抽样实测成果

检测数据表明:抗冲磨混凝土抗压强度和抗冲磨强度均符合设计要求。

5 结语

江苏援建绵竹市官宋硼堰取水枢纽重建工程中抗冲磨混凝土的应用表明：采用掺加硅粉和粉煤灰配制抗冲磨混凝土具有较高的力学性能指标和抗冲磨性能，施工工艺与常态混凝土相同，施工简便易于掌握，是一种较理想的抗冲磨材料。❋