瀑布沟水电站改性抗冲耐磨混凝土试验研究

雷厚斌

(四川大学水利水电学院，四川 成都 610065)

1 概述

瀑布沟水电站位于大渡河中游，四川省汉源和甘洛兩县交界处，工程以发电为主，兼有防洪、拦砂等综合利用.电站总装机容量3300 MW，拦河坝为土石坝，最大坝高186 m.

瀑布沟电站主要泄洪建筑物为Ⅰ级建筑物.具有大泄量、高流速及长隧硐等特点.洪水流速高达35 ～42 m/s，泄洪洞的最大流速为 36.7 m/s，水流中含砂对其泄洪建筑物如溢洪道、泄洪洞、放空洞将产生严重的微切削和冲击作用，从而导致建筑物混凝土表面的冲击、磨损和空蚀破坏的问题突出.并且大坝为土心墙堆石坝，严禁洪水翻坝.泄水建筑物混凝土性能就尤为重要.

目前国内常用的抗冲耐磨混凝土为硅粉混凝土、铁钢砂混凝土和HF粉煤灰混凝土.采用硅粉混凝土的已建工程有龙羊峡大坝中孔溢洪道、葛洲坝二江闸底板、映秀湾拦河闸底板、二滩泄洪洞和水垫塘、二滩泄洪洞修复等;硅粉混凝土易产生温度裂缝，但近年来硅粉混凝土通过控制配合比、添加聚丙烯纤维和钢纤维及其他材料来提高硅粉混凝土的抗裂、抗冲磨、抗冲击和抗空蚀性能.

2 改性硅粉混凝土的试验研究

在硅粉混凝土中掺入一定量的粉煤灰、纤维和膨胀剂对改善硅粉混凝土性能、克服硅粉混凝土的不足起着积极的作用［1－3］.

2.1 粉煤灰、硅粉、膨胀剂和HF对水泥水化热的影响

粉煤灰、硅粉、膨胀剂和HF对水泥水化热影响的试验结果见表1.

表1 水泥水化热试验值 单位:kJ/kg

试验结果表明:用一定量的硅粉、粉煤灰、膨胀剂、HF替代水泥，均能降低水泥的水化热.相对而言，内掺12%粉煤灰+8%硅粉+10%膨胀剂水化热降低幅度最大.

2.2 粉煤灰掺量对硅粉混凝土性能的影响

不同粉煤灰掺量对硅粉混凝土性能影响的试验结果见表2.

表2 不同粉煤灰掺量对硅粉混凝土性能的影响

由试验结果可以得出:由于粉煤灰的后期效应，90d混凝土抗压强度接近，粉煤灰掺量变化由8%增加到16%对混凝土后期强度无影响.

2.3 聚丙烯纤维掺量对硅粉混凝土性能的影响

不同聚丙烯纤维掺量对硅粉混凝土性能影响的试验结果见表3，表4.

从试验结果可以看出:随着聚丙烯纤维掺量的增加，混凝土的抗压强度略有提高，干缩变形降低.

2.4 膨胀剂掺量对硅粉混凝土性能的影响

不同膨胀剂掺量对硅粉混凝土的性能影响试验结果见表5，表6.

表3 不同聚丙烯掺量对硅粉混凝土性能的影响

表4 不同聚丙烯掺量对硅粉混凝土性能的影响

表5 膨胀剂掺量对硅粉混凝土性能的影响

表6 膨胀剂对改性硅粉混凝土性能的影响

从表5，表6可以看出:28 d以前的抗压强度随膨胀剂掺量的增加逐渐降低，且均低于硅粉混凝土.28 d以后抗压强度增长幅度加大，90 d抗压强度接近或超过硅粉混凝土，这与膨胀剂的性能有关.

从掺膨胀剂硅粉混凝土的干缩率来看，随着膨胀剂掺量的增加，混凝土的干缩变形逐渐增大.膨胀剂的掺量为12%的干缩率与掺量8%和10%的差距较大，膨胀剂掺量10%和8%的干缩率接近.由此可知，为防止混凝土的干缩变形，应重视对膨胀剂的掺量选择，从本次试验结果看，膨胀剂的掺量以8%～10%为宜.

3 结语

通过对硅粉混凝土的改性试验研究，可以得出:

(1)在硅粉混凝土中掺入一定量的粉煤灰能有效地改善硅粉混凝土性能.它能降低水泥水化热，减少泵送硅粉混凝土的温升值，还能降低硅粉混凝土的干缩值，对防止硅粉混凝土早期裂缝有着积极的作用.

(2)在硅粉混凝土中掺入聚丙烯纤维能降低硅粉混凝土的干缩值，提高硅粉混凝土的抗冲击性能.

(3)从混凝土的抗压强度和干缩变形考虑，膨胀剂的掺量不宜超过10%.

(4)综合比较几种混凝土的性能，纤维硅粉混凝土的强度性能和抗冲耐磨性能较好，其中矿物纤维硅粉混凝土的性能略好与聚丙烯纤维硅粉混凝土.

掺膨胀剂硅粉混凝土在自身体积变形上具有优势，早期变形呈膨胀型，对防止硅粉混凝土早期裂缝有利，从试验结果看，其抗冲耐磨性能和强度性能稍低于纤维硅粉混凝土.如在纤维硅粉混凝土中掺入膨胀剂，预计效果较好，这将在下一步工作中进行试验研究.

通过硅粉混凝土的改性试验研究，为瀑布沟工程下一步抗冲耐磨混凝土试验和最终混凝土配合比确定奠定了基础.

［1］徐静波.用细砂、粉煤灰作抗冲磨混凝土的试验研究与应用［J］.贵州水力发电，2004(4):26 －28.

［2］白兴蓉，周水兴，李光明，等.现浇桥面湿接缝C65膨胀混凝土配合比试验研究［J］.混凝土，2007(8):95－97.

［3］郭亚洁.张峰水库枢纽工程抗冲磨混凝土试验研究［J］.山西水利科技，2005(2):48－49.