中国水电建设集团十五工程局有限公司科研设计院 陕西 西安 710000
摘要：本文研究了抗冲磨混凝土的配合比设计。本文研究了抗冲磨混凝土的力学变形特性、抗磨性、抗裂性、抗渗性能和抗冻性能。同时，研究了混凝土的抗磨蚀性，多羧酸还原剂和萘减水剂的抗裂性结果表明，掺不同种类的外加剂对混凝土的抗冲磨性能有很大影响。
关键词：水利；抗冲磨混凝土；施工
1引言
抗磨混凝土通常用于大坝的耐磨部分和砂洞。这些区域通常有较高的水流流速，而混凝土的侵蚀则是大而严重的。而大量的抗冲击碾磨混凝土由于硅粉，容易产生不同程度的裂纹，严重造成结构损伤。为了保证工程质量，耐磨混凝土抗冲蚀性和耐磨性要求较高，抗冲击混凝土抗裂能力更强。本文结合实际工程，通过试验研究，对抗磨混凝土的学性能、耐盐性能、抗裂性、抗冻性和抗渗性等方面进行了研究。
2抗冲磨混凝土设计指标及技术要求
大坝抗冲磨部位混凝土设计指标见表1。
表1大坝抗冲磨混凝土设计指标
3 抗冲磨混凝土配合比设计
3.1水胶比
水胶比是影响混凝土强度和耐久性的主要因素。为达到混凝土强度、防冻等级和防渗等级，抗冲混凝土配合比设计为0.35。
3.2骨料级配
在匹配后，总体上的最佳分级应根据一定比例不同程度的粗集料，孔隙度和表面积相对较小，混凝土掺混料的用量较小，以达到良好的质量。因此结合试验用骨料的基本物理性质,通过试验选择骨料级配为中石∶小石=50∶50。
3.3粉煤灰掺量
为了保证混凝土耐久性、抗冲磨性能和抗裂性能，根据试验结果，粉煤灰掺量为15%。
3.4单位用水量及砂率
确定单位用水量的原则是满足混凝土搅拌和流动性的要求。在大量实验的基础上，总结出在抗冲混凝土组合设计中使用的单位用水量为112kg / m3。为了满足混凝土配合比设计的要求，保证混凝土有较好的保水性、和易性。实验结果表明，混凝土砂率为40%。
3.5外加剂掺量
根据减水效果、缓凝效果以及引气效果等确定。
3.6抗冲磨混凝土配合比
根据混凝土性能试验的参数，确定了抗冲击研磨混凝土，如表2所示。本文认为，萘的水还原作用相对较小，导致了相对较高的水泥和粉煤灰的掺量。
表2 大坝抗冲磨混凝土配合比
注:J-K为抗冲磨剂,J-P为聚羧酸类减水剂,J-N为萘系减水剂,W为水,C为水泥,F为粉煤灰,S为砂,G中为中石,G小为小石,J为减水剂,Y为引气剂,SI.为坍落度,W/(C+F)为水胶比,S/(S+G)为砂率,F/(C+F)为粉煤灰掺量。
3抗冲磨施工
由于场地施工条件的限制，施工单位选择泵送混凝土。因此，必须暂时安装硅粉混合地板专用喂料口，硅粉根据不同配比设计，可定制41公斤/袋，无填料进入硅粉，纤维用可降解袋自动安装，硅粉作为输入。在高性能混凝土中，硅粉水化产品的核心作用，对硅粉的性能均匀分散在水泥浆中，所以除了与高效减水剂混合，还增加了搅拌时间。出口的塌陷程度控制在130 ~ 150mm，所有的原材料测量误差均控制在规范的范围内。冲击式粉碎机硅粉混凝土粘度很大,搅拌、运输、泵送是困难的,每一个工序的施工操作时间必须设计好,搅拌,运输和泵一站式连续操作,保持每个链接建筑设备在潮湿状态,防止混凝土砌块出入口,萨伦伯格设备内部,所以混凝土浇筑量不宜太大,便于清洗设备。
（1）平仓：平仓是混凝土抗冲混凝土施工的关键工序，由于硅粉混凝土的高粘度，在混凝土的入库中具有良好的保水和小流动性，必须人工安排。
（2）振捣：由于硅粉混凝土的流动性较小，混凝土振捣不易出浆，现场施工工人振捣容易振捣不够密实，故给工程带来潜在的质量隐患。因此，在混凝土浇筑仓面宜采用机械振捣，以保证工程实体的质量。
（3）养护：与普通混凝土相比,硅粉混凝土具有较高的强度和耐用性,但由于水灰比较小,水泥用量大,不容易出浆,塑性收缩发生超过普通混凝土早期干缩率和体积变形大于普通混凝土,这些因素结合在一起,导致硅粉混凝土施工一般出现早期开裂。因此，混凝土养护尤为重要。因此混凝土终凝后，应立即进行覆盖洒水养护，并且连续养护时间不少于28天。
4 大坝抗冲磨混凝土性能试验
4.1 力学变形性能
对预制混凝土的力学变形性能进行了试验研究。测试结果如表3所示。根据试验结果，对三种有效减水剂的强度指标和变形性能进行了设计要求。
4.2 抗冲磨性能
耐磨性通常指磨损强度或磨损率。从试验结果可以看出，抗磨料和聚羧酸还原剂混凝土的抗磨损强度是等效的，而加奈系减水剂的混凝土强度略低于加聚羧酸类减水剂混凝土的强度，磨损率较大，故掺聚羧酸类减水剂有利于提高混凝土的抗冲磨性能。抗磨损混凝土冲击磨机零件，通常用于液压结构中，容易受到高速水流冲刷磨损的影响，因此如何提高耐冲击耐磨性是水利工程面临的重要问题之一。研究表明，为了提高混凝土的抗冲击机性能，首先选用高强度等级的水泥，混凝土强度随加入水泥强度等级的增大而增大;骨料的饱和抗压强度对混凝土的抗冲磨性能也有一定的影响，通常选择强度硬耐磨的骨料，骨料应尽可能均匀。选用合适的掺合料，可提高混凝土的密实性，提高混凝土的强度和耐久性，可提高混凝土抗磨损性能。
表3 抗冲磨混凝土性能
4.3抗裂性能
4.3.1抗裂指标
影响混凝土抗裂性能的因素有很多，有的甚至有交叉影响。为了准确地评价其抗裂性，必须有合理的抗裂指数。许多耐磨性混凝土很容易产生由于早期冷或干收缩引起的裂缝。采用抗裂系数Kl作为评价混凝土抗裂能力的指标。抗裂系数是混凝土抗拉强度和极限拉应力的比值。Kl越大，混凝土抗裂能力越强。抗裂系数考虑了收缩变形的影响，但未考虑蠕变变形的影响，采用抗裂性能指标作为主要的原理。其表达式见式(1):
式中:Rl为n天龄期时混凝土的抗拉强度,MPa；εp为n天龄期时混凝土的极限拉伸值,×10-6；εd为n天龄期时混凝土的干缩率；El为n天龄期时混凝土的抗拉弹性模量,MPa。
4.4 抗渗、抗冻性能
试验配合比表明混凝土28d的试验配合比大于W8。试验配比为100冻融循环试验混合比的动态弹性模量为原85%，质量损失损失率为1.3 %。因此，试验混合比混凝土满足大坝防渗和防冻设计要求。与普通混凝土相比，耐磨混凝土的密实性较高，孔隙率较低，水流不容易通过，因此抗渗性明显提高。
5结语
(1)经试验结果表明，匹配参数合理，试验组合满足设计强度、机械变形、极限拉伸值、抗冲击磨损、防冻、防渗等性能设计要求。
(2)不同种类的掺合料对磨料混凝土的抗裂性能有很大影响，合理选用掺合料是提高耐磨混凝土抗裂性能的有效途径之一。
(3)防磨混凝土在水利工程具有广泛的应用前景,但也有许多问题需要进一步的研究,比如如何进一步提高磨削阻力和抗裂性的影响,为了确保工程质量,等。因此,有必要研究抗冲磨混凝土性能在水利工程中的应用。
参考文献
[1]李亚杰.建筑材料[M].北京:中国水利水电出版社,2001.
[2]袁润章.胶凝材料学[M].武汉:武汉理工大学出版社,1996.
论文作者:唐兵岐
论文发表刊物:《防护工程》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/28
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