HF混凝土配合比设计与施工技术

李得力，王树新

（中交一航局第三工程有限公司，辽宁 大连 116001）

1 HF混凝土简介

HF高强耐磨粉煤灰混凝土（简称HF混凝土）是水利水电工程中应用于抵抗水流冲刷、泥沙磨损、高速水流空蚀破坏的高性能水工抗冲耐磨护面材料[1]，作用机理是：利用HF混凝土外加剂激发粉煤灰的活性，使粉煤灰可以起到与硅粉一样的作用，即显著提高混凝土的整体强度并使混凝土中的胶凝物质致密、坚硬、耐磨，使混凝土形成比较均匀的整体，从而提高混凝土的抗裂性和整体强度，提高混凝土抵抗高速水流空蚀和脉动压力的能力，达到提高混凝土抗冲耐磨性能。

2 抗冲磨强度对比

厂房段、冲沙闸段等一期基坑范围内所需的抗冲磨混凝土设计为C40（二级配），W6，F50。为了优化配合比设计，分别对不同品种掺合料及不同厂家生产的外加剂进行了配合比设计，并委托长江科学院对相应混凝土的抗冲耐磨强度进行对比试验。

2.1 原材料

2.1.1 水泥

水泥为重庆市富丰水泥集团有限公司生产的富丰P·O42.5水泥，检测结果见表1。

2.1.2 粉煤灰

粉煤灰采用重庆珞璜电厂生产的II级粉煤灰，其性能检测结果符合GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》规定的II级粉煤灰的技术要求[2]，见表2。

2.1.3 细骨料

细骨料采用马鞍山生产的人工砂，人工砂性能检测试验结果见表3，从表中可知人工砂的各项指标均满足规范要求。

表1 水泥检测结果表Table 1 Test resultsof cement

表2 粉煤灰检测结果表Table2 Detection resultsof fly ash

表3 砂试验结果表Table 3 Test resultsof sand

2.1.4 粗骨料

粗骨料采用马鞍山生产的级配碎石，粒径为5～20 mm，20～40 mm；其性能检测试验结果见表4，从表中可知粗骨料各项指标均满足规范要求[3]。

表4 碎石试验结果表Table4 Test resultsofgravel

2.1.5 外加剂

试验用外加剂为成都安力建材有限公司生产的AL-Cb高效减水剂、上海华登建材有限责任公司生产的HP400超高效减水剂及甘肃巨才电力技术有限责任公司生产的HF外加剂，外加剂性能检测结果汇总见表5。

2.1.6 硅粉

硅粉采用甘肃红枫铁合金有限公司生产的微硅粉，性能检测结果汇总见表6。

2.1.7 试验用水

试验用水取自嘉陵江江水。嘉陵江水的试验结果见表7，从表中可知拌和用水满足规范要求。

表5 外加剂性能检测结果表Table 5 M easuring resultsofadm ixture performance%

表6 硅粉性能检测结果表Table 6 M easuring resultsof silica fume performance

表7 水质分析成果表Table 7 W ater quality analysis results

2.2 配合比

室内试验配合比数据见表8。

2.3 试验结果

抗冲耐磨强度试验结果见表9。

HF混凝土与硅粉混凝土的抗冲磨强度相当，这主要与HF混凝土的内在机理有关。HF混凝土所用的粉煤灰，尽管其颗粒较硅粉粗，活性较硅粉差，但它也属于火山灰活性材料，在HF外加剂的激发作用下，活性被激发，可以象硅粉那样与水泥水化产生的Ca（OH）2发生快速反应，生成S-C-H凝胶，使HF混凝土具有与硅粉混凝土一样的抗冲耐磨性能。

表8 配合比一览表Table8 Listofm ix proportion

表9 抗冲耐磨强度试验结果Table 9 Test resultsofanti-punchingwear-resisting strength

3 HF混凝土施工技术要求与质量控制

3.1 HF外加剂

HF混凝土所使用的HF外加剂，须直接以干粉状与水泥或粉煤灰一起加入混凝土搅拌机中，也可直接投入混凝土搅拌机的干料中，但应避免直接加入无料或仅有拌合用水的料筒中。最好将HF外加剂在施工之前按每次拌合需用量称重分装备用。施工中应不定期进行抽检。

3.2 进料次序及搅拌时间的确定

进料次序：按小石、砂子、水泥、粉煤灰（HF外加剂）、中石的次序投料，并加水搅拌。HF混凝土的拌合时间应比普通混凝土的拌合时间延长90 s或总拌合时间控制在不少于180 s，或根据混凝土均匀性要求确定搅拌时间。

3.3 老混凝土基面处理

老混凝土基面应经凿毛处理至符合规范要求，冲洗干净，浸水24 h使之达饱和面干状态，铺2～3 cm较混凝土高一个强度等级的HF砂浆，方可进行混凝土浇筑施工。

3.4 施工工序

1）平仓与振捣：不管混凝土采用何种入仓方式，都要采取措施防止发生混凝土骨料集中现象，并应加强平仓，使混凝土粗骨料均匀分布于砂浆中，平仓后应及时振捣密实，防止漏振与过振。要控制混凝土的生产速度，避免生产速度超过浇筑仓内混凝土的浇筑速度。如果混凝土入仓速度大于浇筑作业面速度，则应控制平仓速度使其与作业面速度一致。平仓振捣过的混凝土面及未平仓的混凝土均应进行覆盖保湿。

2）作面：振捣后采用提浆滚来回滚动提浆，再用长刮板刮平，然后用木抹粗抹，待表面不泌水后，用铁抹抹光至要求的平整度。作面过程中可分次进行压抹收面，但每次压抹后应采取措施遮阳防风，可用土工布或1～1.5 m宽的彩条塑料布覆盖，以免混凝土表面水份蒸发过快，影响作面甚至引起混凝土表面龟裂。斜面或曲面采用滑模施工工艺时，滑模过后，应及时覆盖表面保湿，等混凝土流动性降低后再压抹作面。在温度高、蒸发量大的环境下施工时，应选择在早上10∶00以前、下午4∶00以后或夜间浇筑混凝土。

3）养护：混凝土终凝后，即开始保湿养护不少于28 d。在气温较高时，应用湿麻袋或草帘覆盖后，从早10∶00至下午5∶00增加洒水次数，避免混凝土表面温升太高。有条件时可采用蓄水养护。对于大体积混凝土，表面的保湿养护尚应符合混凝土温控要求。

4 结语

HF混凝土已得到SL 265—2001《水闸设计规范》和SL 230—1998《混凝土坝养护修理规程》的推荐采用。HF混凝土如果配制得当，不仅可以提高混凝土的强度，提高其抗冲耐磨性能，而且还可以改善其施工性能。

HF混凝土在嘉陵江草街航电枢纽工程施工中得到了很好的应用，由于严格按照HF混凝土技术要求施工，不仅满足了工程进度要求，质量也得到保证。

[1] 王仁坤.水工大坝混凝土材料和温度控制研究与进展[M].北京：中国水利水电出版社，2009.WANG Ren-kun.Research and progress in concretematerial and temperature control of hydraulic dam[M].Beijing:China Water Power Press,2009.

[2]GB/T 1596—2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].GB/T 1596—2005,Fly ash used for cementand concrete[S].

[3]SL 352—2006，水工混凝土砂石骨料试验规程[S].SL 352—2006,Testcode foraggregatesofhydraulic concrete[S].