C50泵送HF混凝土在金盆水庫(kù)泄洪建筑物上的應(yīng)用

1金盆水庫(kù)泄洪洞及溢洪洞基本情況

金盆水庫(kù)大壩為粘土心墻砂礫石壩，壩高130m，水庫(kù)的兩個(gè)泄洪建筑物分別為泄洪洞和溢洪洞，均為圓拱直墻式斷面。泄洪洞位于大壩左岸，總長(zhǎng)全長(zhǎng)729.86mm，斷面凈空10×13m，校核洪水流量2540m3/s，最大流速41.71m/s。溢洪洞位于大壩右岸，洞長(zhǎng)471.242m，斷面凈空尺寸10×11.1m，校核泄洪流量2000m3/s，最大流速40.9m/s。過(guò)水?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)的混凝土護(hù)面為C30普通混凝土,混凝土襯砌厚度1.5～2m。這兩個(gè)泄洪建筑物的共同特點(diǎn)是，斷面尺寸大，流速高達(dá)40m/s以上，從水力學(xué)角度和許多工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，這樣大的流速，水道表面容易發(fā)生空化和空蝕破壞?？紤]到與兩個(gè)泄水建筑物相接的圍巖又很差，一旦發(fā)生破壞，后果將極為嚴(yán)重，為提高工程安全度，經(jīng)試驗(yàn)研究后選擇了抗磨抗空蝕性能和抗裂性能好且施工簡(jiǎn)單的C50HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土作為護(hù)面材料，經(jīng)三個(gè)訊期的過(guò)水考驗(yàn)，使用效果良好，達(dá)到了顯著提高抗沖耐磨性能又保證混凝土不產(chǎn)生裂縫的目的。

2設(shè)計(jì)要求與抗沖磨混凝土品種的選擇：

使用C50硅粉混凝土或抗磨抗空蝕性能與硅粉混凝土相當(dāng)?shù)腍F混凝土，采用泵送澆筑，二級(jí)配混凝土塌落度為16~18cm，混凝土的抗空蝕性能和抗磨性能要比原設(shè)計(jì)的普通C30混凝土的抗磨抗空蝕性能有顯著的提高，同時(shí)要抗裂性要求。由于泄洪洞和溢洪洞結(jié)構(gòu)尺寸較大，混凝土襯砌厚度達(dá)1.5～2m，已屬大體積混凝土，為避免溫度裂縫的產(chǎn)生，要求進(jìn)行溫度控制，但該工程施工工期緊，既不能避開(kāi)高溫季節(jié)澆筑混凝土，又無(wú)溫控設(shè)施以控制入倉(cāng)溫度，而洞內(nèi)必須采用泵送澆筑施工，又使混凝土的水泥用量較常態(tài)普通混凝土提高30%以上，該工程原澆筑的C30普通混凝土，其水泥用量已達(dá)360kg/m3，在這種情況下，澆筑C50高強(qiáng)度混凝土，要控制水泥用量以達(dá)到控制裂縫的目的，其難度將是很大的。因此，抗裂性能成為選擇抗沖耐磨護(hù)面材料的重要參數(shù)。硅粉混凝土是一種抗沖耐磨性能好的護(hù)面材料，但硅粉混凝土易于產(chǎn)生裂縫的缺點(diǎn)也是眾所周知的，采用硅粉混凝土是不可行的。

HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土簡(jiǎn)稱HF混凝土，是繼硅粉混凝土之后開(kāi)發(fā)出的新型抗沖耐磨材料，是由優(yōu)質(zhì)粉煤灰與HF外加劑按一定的比例一同摻入普通混凝土中配制的抗沖耐磨混凝土。該具有優(yōu)良的抗沖耐磨性能和抗空蝕性能，并且具有干縮性小，水化熱溫升小，施工簡(jiǎn)單易行，造價(jià)低廉等許多優(yōu)點(diǎn)，推廣應(yīng)用近60個(gè)水電工程經(jīng)12年的運(yùn)行考驗(yàn)，證明該材料除具有良好的抗沖耐磨性能，尤其在抗裂方面具有不俗的表現(xiàn)，在工程應(yīng)用中很少出現(xiàn)裂縫。因此，本工程選用了HF混凝土作為泄水建筑物的護(hù)面材料。

3HF混凝土的性能簡(jiǎn)介

3.1HF混凝土具有優(yōu)良的抗磨抗空蝕性能

3.1.1摻用硅粉和摻用粉煤灰來(lái)提高混凝土的抗沖耐磨性能和抗空蝕破壞性能，從機(jī)理上來(lái)講是相同的，因?yàn)槎叨际前l(fā)揮高活性摻合料的作用，使混凝土的結(jié)構(gòu)致密，硬度和強(qiáng)度增加，只是粉煤灰本身的活性遠(yuǎn)不如硅粉，在HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土中，借助HF外加劑的激發(fā)作用，粉煤灰可以達(dá)到或接近硅粉的活性，發(fā)揮出與硅粉相當(dāng)?shù)淖饔?，使高?qiáng)耐磨粉煤灰混凝土比硅粉混凝土具相當(dāng)?shù)募夹g(shù)性能。

表1中列出了幾種砂漿的試驗(yàn)結(jié)果，比較表中的三個(gè)配合比，可以看出，摻15%硅粉的砂漿，與摻7.5%硅粉又摻7.5%粉煤灰的砂漿以及不摻硅粉全摻15%粉煤灰的砂漿，三種砂漿除7天強(qiáng)度隨硅粉摻量的增加有所增加外，28天強(qiáng)度并沒(méi)有多大的差異，說(shuō)明在HF外加劑的作用下，摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰即可達(dá)到摻硅粉一樣的強(qiáng)度，換句話說(shuō)，HF粉煤灰砂漿可以達(dá)到硅粉砂漿的強(qiáng)度。對(duì)比抗磨強(qiáng)度和抗空蝕性能，HF砂漿的抗空蝕性能還稍優(yōu)于硅粉砂漿，HF粉煤灰砂漿28天的抗磨強(qiáng)度稍低，而90天的抗磨強(qiáng)度又高于硅粉砂漿的抗磨強(qiáng)度。

3.1.2按水工設(shè)計(jì)規(guī)范，為減免空蝕，過(guò)水表面混凝土必須達(dá)到規(guī)定的平整度要求。由于HF混凝土具有良好的和易性，施工中易于達(dá)到設(shè)計(jì)要求的表面平度。

3.1.3HF混凝土優(yōu)良的抗裂性能，使HF混凝土的整體性能提高，內(nèi)部缺陷減少，從而也提高了其抗磨抗空蝕性能和抗高速水流沖刷破壞的性能。

3.2HF混凝土的抗裂性

3.2.1HF混凝土具有較低的水泥用量，水化熱溫升小，不容易產(chǎn)生溫度裂縫[2]。HF混凝土較同標(biāo)號(hào)的普通基準(zhǔn)混凝土比較，其水泥用量約可減少20～35%，顯著的降低了混凝土中的發(fā)熱成分，使混凝土的絕熱溫升大大降低。與硅粉混凝土比較，HF混凝土七天強(qiáng)度較低，意味著有較低的水化速度，這也有利于混凝土的溫度控制。

3.2.2HF混凝土塑性干縮性小?；炷撩谒俣仍叫?，塑性干縮越嚴(yán)重。HF混凝土的泌水性能介于硅粉混凝土與普通混凝土之間，既克服了硅粉混凝土幾乎不泌水易于產(chǎn)生早期塑性干縮裂縫的缺點(diǎn)，又克服了普通混凝土泌水率大易形成面層低強(qiáng)度的缺點(diǎn)。

3.2.3HF混凝土干縮性小。HF混凝土干縮率約為普通混凝土干縮率的95%，降低約5%。

3.2.4HF混凝土均勻性好，不易出現(xiàn)低強(qiáng)薄弱區(qū)，低強(qiáng)薄弱區(qū)容易出現(xiàn)裂縫。HF混凝土施工質(zhì)量易于控制，使混凝土的強(qiáng)度波動(dòng)變異系數(shù)減小。

3.2.5與硅粉混凝土比較HF混凝土具有較高的拉壓比，見(jiàn)表2。