水工高性能抗冲耐磨混凝土试验研究

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1、文章编号：l007—046X(2015)0卜0038—05生态建材水工高性能抗冲耐磨混凝土试验研究ExperimentalStudyofHighPerformanceHydraulicAbrasiOnResistantConcrete吐尔洪。吐尔地(新疆水利水电科学研究院，新疆乌鲁木齐830049)摘要：为了考察高性能抗冲耐磨混凝土在泄水建筑物高速水流挟带的泥沙和碎石作用下的抗推移质冲磨情况，对DL／T515O一2o01《水工混凝土试验规程》中的水下钢球抗冲磨试验方法(水下钢球法)的两个试验参数(冲磨介质钢球的形貌，钢球的级配及数量)进行改进，建立了高速水下钢球抗冲磨试验新方法。对比了磨损速

2、度和抗冲磨强度及集料最大粒径等因素对新方法冲磨效果的影响。试验结果表明，与标准方法相比，改进后混凝土抗冲磨试验方法，使混凝土磨损率提高一倍、抗冲磨强度减少一半，磨损后试件表面严重磨损，平均磨损深度从2～4mm增加到10～35mm，磨损效果显著提高；同时提出抗冲耐磨混凝土最佳最大粒径D⋯=10miD-。关键词：抗冲磨混凝土；水下钢球法；最大粒径；砼磨损率中图分类号：TU528．36文献标志码：A0前言另外还有铸石板、条石、钢板、环氧树脂等。这些抗冲耐磨混凝土材料虽然有较好的抗冲磨能力，但有的材料高速水流、高速挟沙石水流、高速含沙水流、超大性脆、抗冲击能力差，有的造价高，有的易于开裂，有推移质水

3、流对水工建筑物的冲刷、冲击、磨损和气蚀破坏，的施工费时费力等，近年来高性能混凝土、绿色高性能是水工泄水建筑物最常见的病害之一。水工混凝土冲磨混凝土以及智能混凝土的提出和研究为抗冲耐磨混凝土破坏主要发生在承受高速水流的泄水建筑物表面，如溢的研究指明了方向，不仅要求混凝土具有高的抗冲磨性，流坝、导流洞、闸底板、冲沙闸等。国内外大量工程实良好的工作性和经济性，而且要求较好的耐久性。例表明：冲磨破坏大量存在，具体实例不胜枚举。水工混新疆地处内陆干旱地区，河流大都属于山溪性多沙凝土抗冲磨性能是影响混凝土耐久性的主要因素。据调河流，其特点是河床纵坡陡，洪枯水流量变化大，仅6—8查[1_：我国大型混凝土坝

4、在运行过程中有近70％的工程月的水量就占全年总水量的50％～80％；又因山区植被存在冲刷磨损和气蚀破坏问题。因此，怎样对遭受冲刷少，河床两岸多为砾石阶地，洪水季节水流含沙量高，磨损和气蚀破坏的水工建筑物进行经济且有效的修补，在洪水季节河流都以急流状态挟带大量泥沙下泄。含沙是水利水电事业中亟待解决的重要课题。2O世纪70年代，量大都在2．2—5．8kg／m之间。其中对引水枢纽危害量国内外为提高水工建筑物的抗冲磨能力而进行的研究和大的推移质泥沙占年总输沙量的15％一20％，推移质泥应用就已经非常广泛，20世纪80年代中期以来，各类沙粒径一般在0．5～50cm，大者可达80cm以上，其危抗冲耐磨混

5、凝土在我国逐渐得到应用。我国许多水利科害l3]更大。因此，对混凝土抗冲磨性能的试验研究，是研单位与材料生产厂家，先后开展了水工泄水建筑物抗提高混凝土泄水建筑物耐久性、延长使用寿命的重要手冲耐磨材料及工艺的研究和应用，取得了一些效果。水段。目前，测试水工混凝土抗冲磨试验方法主要有两种：工泄水建筑物较为常用的抗冲耐磨材料主要有硅粉混凝一种是针对悬移质冲磨的圆环法，另一种是针对推移质土、改性硅粉混凝土、纤维混凝土、粉煤灰混凝土等，冲磨的水下钢球法。基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目(201201037)资助；新疆维吾尔自治区公益性科研院所基本科研业务经费资助项目(KY2013072)38C

6、OALA．1／2015本文试验研究目的是结合新疆特点，基于改进后推主要矿物成分为硅酸三钙(cs)、硅酸二钙(cs)、铝酸三移质冲磨的水下钢球法，通过不同最大粒径混凝土和抗钙(c，A)、铁铝酸四钙(cAF)等。其中，cs的抗冲磨能力冲磨剂混凝土抗冲磨性能试验比对试验，提出针对推移最强，cs最差，cA和cAF两者接近。水泥石的抗磨质抗冲磨更有效的水工高性能抗冲耐磨混凝土。蚀能力与其强度成正比，此外水泥品种对水泥石的抗磨蚀能力亦有一定的影响。硅酸盐水泥较其他品种水泥的抗磨1原材料及试验方法蚀能力【4]好一些。本次试验采用新疆天山水泥股份有限责任公司(乌鲁木齐)产的普通硅酸盐水泥(P．042．5R)

7、，1．1试验原材料物理力学性能检验结果见表1。(1)水泥：水泥是混凝土中最主要的胶凝材料。其表1水泥物理、力学性能检验结果(2)砂石集料：砂为当地天然砂．其技术性质检验结DL／T5144-2001《水工混凝土施工规范》中技术要求。果见表2。石子品质检验结果见表3。其主要指标满足表2砂的物理性能检验结果(3)掺合料：本次室内试验优先使用“硅灰+粉煤磨性能提高；HF混凝土在和易性方面，由于粉煤灰的形灰+膨胀剂+高