水工抗冲磨混凝土试验研究

水工抗冲磨混凝土试验研究

程一帆涂沙沙景志祥

葛洲坝集团试验检测有限公司湖北宜昌443002

摘要：根据某工程的实际情况，研究了大坝抗冲磨混凝土的配合比设计。研究了抗冲击混凝土的力学变形性能、耐磨性、抗裂性、抗渗性和抗冻性。同时，添加抗磨剂，聚羧酸的影响，混凝土抗裂性能的对比试验研究的萘系高效减水剂的耐磨性，结果表明，不同种类的抗开裂性能耐磨混凝土外加剂的影响。

关键词：抗冲磨混凝土；水工；实验；研究

1前言

冲击磨损混凝土通常用于冲刷和磨损件的大坝和排沙孔。这些地区通常流速大，混凝土侵蚀严重，磨损严重。此外，由于硅灰的掺入，多种冲击磨损混凝土容易发生不同程度的开裂，严重情况下会造成结构破坏，为保证工程质量，对耐磨混凝土的抗冲耐磨性提出了更高的要求。因此，研究冲击磨损混凝土很重要。结合某工程南方实际情况，通过对耐磨混凝土的试验研究，了解耐磨混凝土的力学性能、耐磨性、抗裂性、抗冻性和抗渗性。

2试验原材料

2.1水泥

在大坝抗冲磨部位中采用42.5中热硅酸盐水泥的化学组成和基本物理力学性能见表1和表2。试验结果表明，该水泥指标符合国家标准要求，MgO含量高，达到4.5%，保证了合格的稳定性，有利于后期收缩补偿混凝土，提高混凝土抗裂性能。

2.3外加剂

在比例与大坝混凝土性能的混合冲击磨损试验，三种减水剂，如冲击研磨剂，聚羧酸高效减水剂与萘系减水剂、引气剂的测试与比较。经过测试，该外加剂的质量符合要求。

2.4骨料

试验使用的抗冲磨混凝土粗细骨料均为工地破碎得到的灰岩人工骨料。

3抗冲磨混凝土配合比设计

①水胶比。水灰比是影响混凝土的强度和耐久性的主要因素。为达到混凝土的混合强度、抗冻等级和抗渗等级，采用抗冲磨混凝土配合比设计，水灰比为0.35。

②骨料级配。粗骨料的级配应根据一定比例的空隙和配合，不同的表面积相对较小，以达到水泥混凝土的拌和，并达到较好的质量目标。因此，根据本试验所用骨料的基本物理性能，总的可分为：小石中之石=50：50。

③粉煤灰含量。合理选择粉煤灰有利于改善混凝土的工作性、水化热、后期强度、耐久性和抗裂性能，根据试验结果，选择粉煤灰混凝土耐磨性为15%。

④单位用水量、砂率。确定单位用水量的原则是满足混凝土拌和物流动的要求。在大量试验的基础上，对冲击磨损的混凝土配合比设计的最后是112公斤/立方米。为了满足混凝土流动性指标的设计要求，使混凝土的粘结性和保水性良好的砂率是最佳的砂率。通过试验，对二级配混凝土普通混凝土砂率为40%。

⑤掺量。根据减水效应、缓凝和引气作用等等。

⑥冲击磨损混凝土配合比。根据混凝土性能试验选定的参数，确定了耐磨混凝土的耐磨性。由于萘系高效减水剂的减水效果相对较小，萘系冲击磨耗混凝土的水泥掺量和粉煤灰含量相对较高。

4大坝抗冲磨混凝土性能试验

4.1力学变形性能

制备的抗冲击混凝土的力学变形性能进行了测试，并且测试结果如表4所示。试验结果表明，3种减水剂配制的抗冲击混凝土的强度和变形性能均达到设求。

表4抗冲磨混凝土性能

结果表明，抗冲击剂和聚羧酸系减水剂混凝土等效抗冲击，与萘系高效减水剂混凝土的抗冲击性能略低。水工建筑物耐磨部件通常采用耐磨混凝土，很容易破坏高速水流的冲刷，因此如何提高其耐磨性是水利工程中的重要问题之一。研究表明，提高抗磨损性能的一般方法是：尽量选择高等级的水泥，因为在相同的条件下，耐磨性和抗压强度与混凝土的水泥强度等级的增加而增加；对健全的耐磨性能的聚合性能，通常选用坚硬耐磨骨料和骨料，尽量选择合适的统一；外加剂，提高混凝土的密实度、提高混凝土的强度和耐久性，从而提高混凝土的耐磨性。

4.2抗裂性能

4.2.1抗裂指标

在影响混凝土抗裂性能的因素很多，有的甚至交叉影响。为了准确评价其抗开裂性能，必须有一个合理的抗裂性指标。许多耐磨混凝土很容易产生由寒潮或干缩引起的早期裂缝。以抗裂系数KL作为评价抗剪混凝土抗裂性能的指标。抗裂系数是混凝土抗拉强度和极限抗拉强度的乘积，干缩应力比越大，混凝土抗裂性越强。抗裂性因素充分考虑干缩变形的影响，但它没有考虑到蠕变变形的影响，并将其作为抗开裂性能的耐磨混凝土的指标，并采用“以主为次”的原则。

4.2.2抗裂性能评价

对3种外加剂，即冲击抗磨剂、聚羧酸减水剂和萘系减水剂的三种组合进行了对比试验。得到了3种混凝土在28d阶段的性能和抗裂性能参数。可以看出，抗裂系数掺聚羧酸减水剂的混凝土是混凝土标号J-P是最大，抗开裂能力最强，其次是混凝土萘系高效减水剂的掺入，这是大于混凝土的抗磨蚀剂的掺入。说明掺混外加剂对混凝土抗裂性能有很大影响。研究表明，这是因为在混凝土外加剂的合理选择，可以调整和改善混凝土的性能，降低毛细张力和收缩力混凝土孔隙，从而减少干燥收缩和自收缩，从而有效地减少或避免混凝土裂缝的产生。因此，合理选择外加剂是提高抗冲磨混凝土抗裂性能的有效途径之一。

4.3抗渗、抗冻性能

试验表明：在复杂的相对动弹性模量混凝土冻融循环试验85%原始匹配试验28d以上混凝土抗渗等级超过W8100，质量损失率1.3%。因此，试验混合混凝土完全满足大坝冲击磨损现场抗渗抗冻设计的要求。与普通混凝土相比，混凝土的耐磨性更高，内部孔隙少，流动困难，抗渗性能得到明显改善。

5结束语

抗磨蚀混凝土在水利工程中具有广阔的应用前景，但仍有许多问题需要进一步研究，如何进一步提高抗磨蚀和抗裂性能，以保证工程质量。因此，有必要研究冲磨混凝土性能。

参考文献：

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