抗冲磨外加剂在水工混凝土中的应用研究

抗冲磨外加剂在水工混凝土中的应用研究2008年第4期8月混凝土与水泥制品CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTS2008NO4AUGUST抗冲磨外加剂在水工混凝土中的应用研究王洪镇,王洪航1西北民族大学榆中校区土木工程学院,II,I,I7301242甘肃省水利水电勘测设计研究院摘要通过对混凝土抗冲磨机理的分析,介绍了HF06抗冲磨外掺剂的作用原理,并使用HF06抗冲磨外掺剂配制出了粉煤灰抗冲磨混凝土通过试验,研究了其性能,结果表明其抗冲磨性,施工性,经济性优于硅灰混凝土关键词水工混凝土抗冲磨混凝土抗冲磨外掺剂硅灰混凝土中图分类号TU528文献标识码B文章编号1000463720080420030前言近年来,世界范围的能源短缺促进了水电站的建设然而,由于环境破坏导致的水土流失和我国河流的多砂特性,对水工建筑物的抗冲刷和抗冲磨性提出了更新更高的要求目前国内运行的水电站,其大坝泄水混凝土70以上存在不同程度的冲磨破坏问题,影响了水电站的耐久性和使用功能提高水工混凝土的抗冻性,抗渗性和抗冲磨性已成为人们普遍关注和积极探索的课题因此,抗冲磨混凝土的研究具有十分重要的意义我们通过对抗冲磨机理的分析和试验研究,研制出了HF06抗冲磨外掺剂,L并用其配制出了性能优良的抗冲磨混凝土1抗冲磨混凝土11机理分析水工混凝土的冲磨破坏包括磨蚀和空蚀含砂高速水流会对混凝土表面产生冲击,摩擦和切削等破坏作用,即为磨蚀其中含砂水流中的悬浮移动介质主要造成切削破坏作用,混凝土材料的硬度对此的抵抗性能影响较大含砂水流中的推移介质则主要造成连续的冲击破坏作用,混凝土的韧性对此的抵抗性能影响较大而空蚀则发生在水流流速急剧变快时根据伯努利方程,当水的流速变大时,压力就会降低,当压力降低到环境温度下的水蒸气压时,就会产生大量的气泡,形成气穴气穴被水流带到压力较大的区域时,立刻被冲击破裂,在瞬时产生很大的压力这种现象从气穴区到高压区不断发生,并在该部分水工混凝土的表面产生反复的冲击力,使混凝土发生孔状剥落,即为空蚀水泥石与集料的粘结力对此的抵抗性能影响较大水工混凝土冲磨破坏表现为表面呈粗集料暴露状和集料剥离状因此,水工混凝土的抗冲磨性能主要取决于水泥石的耐磨性和水泥石与集料的粘结力L2高抗冲磨混凝土的材料和工艺一20一1胶凝材料硅酸盐水泥具有较好的抗冲磨性,其主要矿物成分硅酸三钙因强度高而对抗冲磨性的影响最大,因此宜选择高强度/425级的硅酸盐水泥2矿物掺合料采用硅灰,粉煤灰,矿渣微粉可增强混凝土的密实性,提高强度和耐久性,从而提高混凝土的抗冲磨性3粗细骨料的选用砂应选用质地坚硬含泥量小且级配良好的中粗砂粗骨料应选用花岗岩,石灰岩,铁矿石等质地致密且坚硬的矿物,并要求粒形好和级配合理4外加齐U使用专用的抗冲磨外加剂,是提高水工混凝土抗冲磨性能的关键这就要求抗冲磨外加剂应具备高效减水,抗裂减缩,抗冻防渗,增柔耐冲磨和增强水泥石与集料粘结力等特性我们据此研制了HF06抗冲磨外加剂,其详情见后5施工工艺工艺方法对水工混凝土抗冲磨性能的影响也十分显着,可采用滑模,真空脱水,表面辊压等工艺方法来提高混凝土表面的均匀性和密实度2掺HF06抗冲磨外掺剂混凝土性能试验研究21试验用原材料1水泥P0425级普通硅酸盐水泥,其物理力学性能见表1表1水泥性能检测结果2粉煤灰采用兰州某电厂级粉煤灰,其品质指标见表23硅灰西北某铁合金厂产,其主要化学成分见王洪镇,王洪航抗冲磨外加剂在水工混凝土中的应用研究表2粉煤灰性能检测结果表4砂的物理性能检测结果检测项目结果细度三氧化硫烧失量需水量3密度22G/CM3,比表面积20000M2/KG,松散堆积密度200500KG/M表3硅灰的主要化学成分SIO2A1203FE203NA20TIO2CAOMGO烧失量88070I370681I38001058274273硅灰适宜的掺量一般为水泥量的8N15,过多过少对混凝土的抗冲磨性能提高都不显着也不经济4砂石集料砂的品质检测结果见表4,石子品质检测结果见表5它们的主要指标均满足水工混凝土施工规范DL/T51442001的要求5外加齐0试验分别采用了高效减水剂及抗冲磨外加剂高效减水剂采用粉状缓凝型萘系减水剂FDN,掺量0515HF06抗冲磨外加剂为自行配制,是由高效减水组分,抗裂减缩组分,高分子胶粉,活性憎水矿粉等经特殊工艺配制而成的粉状制剂掺量为水泥用量的36高效减水剂和HF06抗冲磨外加剂性能检测结果见表6它们均满足水工混凝土外加剂技术规程DIZR5100”1999的要求表6外加剂性能检测结果22抗冲磨混凝土配合比及性能试验为了研究HF06抗冲磨外加剂对混凝土抗冲磨性的影响程度和经济性,试验比较了掺加HF06抗冲磨外加剂的粉煤灰混凝土和掺加FDN高效减水剂的硅灰混凝土及普通混凝土的性能试验配合比见表7,试验结果见表8性能测试按照DL/T51502001水工混凝土试验规程进行,其中抗冲磨性能试验按照混凝土抗含砂水流冲刷试验圆环法进行23试验结果分析试验结果表明在胶凝材料总用量相同的情况下,当掺加普通高效减水剂FDN时,粉煤灰等量取代水泥后,混凝土抗压强度呈下降趋势在硅灰和粉煤灰双掺时,混凝土早期强度提高不大,但28D后强度提高明显而当掺加HF06抗冲磨外加剂时,粉煤灰等量取代水泥后,混凝土抗压强度在取代量15时有所提高,这说明HF06抗冲磨外加剂具有较好的增强作用而表7试验混凝土配合比一212008年第4期混凝土与水泥制品总第162期混凝土的抗冲磨性与抗压强度基本成正比关系,试验参考文献结果表明,掺加HF06抗冲磨外加剂的粉煤灰混凝土1杨春光抗冲磨混凝土的研究应用与发展中国农村水利水电,妻璧土磨性能,7F,2】LLILI抗冲磨混凝土在姜射坝水电站的试验研究与应用妄州水普通混凝土此外,掺HF06的混凝土具有更好的和易发电,206_4_性,且其水化热较低,早期抗裂性较好,而且原材料易3尹延果含砂高速水流下水工混凝土的磨损问题探讨混凝土与得,因此可以认为,掺11HF06抗冲磨外加剂的粉煤灰水泥制品,19993混凝土具有更好的技术经济性能【4】韩苏建HF粉煤灰混凝土与普通混凝土抗冲耐磨性能试验研究3结论西北水资源与水工程,20039HF06抗冲磨外加剂具有较好的减水增强效果,能5】刘卫东聚丙烯纤维混凝土的水特性试验研究混凝土与水泥够显着提高混凝土的抗压强度和抗冲磨性能,掺加利HF06抗冲磨外掺剂的粉煤灰混凝土和硅灰混凝土相收稿日期20080528比具有更好的施工和易性,低水化热及早期抗裂性,同作者简介1967一,男,教授级高工时原材料易得,且造价可大幅降低,可广泛用于水工混通讯地址兰州,西北民族大学榆中校区土木工程学院凝土的配制联系电息本部有售下列标准,需要者可通过邮局汇款购买地址苏州市三香路718号,邮编215004,收款单位混凝土与水泥制品杂志社1JC厂R41212003纤维水泥平板水泥平板2JC厂R41222003纤维水泥平板水泥平板第1部分无石棉纤维12元第2部分温石棉纤维12元3JC/T5402006混凝土制品用冷拔低碳钢丝10元4JC厂R6462006玻镁风管20元5JC厂R6882006玻镁平板12元6JC/T8222003水泥制品工业用离心成型机技术条件12元71JC,I19232O03混凝土低压排水管14元8JC/T9472005先张法预应力混凝土管桩用端板12元9JC厂R9482005钢纤维混凝土水箅盖2212元10JC/T9492005混凝土制品用脱模剂2210元11JC/T9502005预应力高强混凝土管桩用硅砂粉12元一2212JC/T9512005水泥砂浆抗裂性能试验方法2210元13JC厂R9522005玻璃纤维增强水泥永久性管状芯模12元14JC/T10112006混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂L2元15GB56962006预应力混凝土管2