抗冲耐磨水工混凝土用特种水泥讲解

1、 2009 JIAHUA ENTERPRISE1 抗冲耐磨水工混凝土用特种水泥抗冲耐磨水工混凝土用特种水泥 的研究和应用的研究和应用 -四川嘉华企业四川嘉华企业(集团集团)股份有限公司股份有限公司 2009 JIAHUA ENTERPRISE2 通过不断创新的技术向客户提供优质的非金属工程材料和个性化的应用解决方案,为 客户打造事业基础,以永远不变的真诚与客户携手,结成我们共同发展的伙伴. -嘉华的使命 2009 JIAHUA ENTERPRISE3 目录目录 u 前言 u 一、国内研究和应用综述 u 二、技术路线和研究思路 u 三、前期研究基础 u 四、低热水泥道路混凝土性能简介 u 五、抗

2、冲耐磨水工混凝土专用特种水泥的研究 u 结束语 2009 JIAHUA ENTERPRISE4 u前言 水工混凝土的使用条件比较严酷、施工质量要求 较高，尤其是水电工程的溢流面、泄洪洞、导流隧 洞等过水建筑物的表面，极易受到破坏。一是水中 含有的泥沙会对建筑物表面混凝土进行洗刷和磨损； 二是大粒径的砂石在高速水流的挟带下会对建筑物 表面混凝土形成冲撞；三是在高速水流脉动压力作 用和高动水压力的长期作用下，混凝土裂缝会因空 蚀发生形成坑洞，产生沿裂缝的断裂、冲毁。因此， 要求混凝土具有良好的耐磨、抗冲及防空蚀性能。 空蚀 磨损 冲撞 过水建筑表面的破坏因素 2009 JIAHUA ENTERPR

3、ISE5 u前言前言 为了降低泥沙、石块、水流等因素对过 水混凝土的表面破坏作用，我们认为抗冲耐 磨混凝土应同时兼具较高的后期强度、抗冲 击韧性、持久稳定的致密性等特征。 针对上述特点和要求，四川嘉华企业 （集团）股份有限公司从混凝土基材水泥着 手，研制了相应的专用水工特种水泥，把它 作为提高抗冲耐磨水工混凝土性能的重要技 术措施之一。 持久稳定的致密性 （抗空蚀） 高后期强度 （抗磨） 抗冲击韧性 （抗冲撞） 抗冲耐磨混凝土的基本特性 2009 JIAHUA ENTERPRISE6 1 国内研究和应用综述国内研究和应用综述 2009 JIAHUA ENTERPRISE7 近年来，国内许多水利

4、科研单位先后开展了水工泄水建筑物抗冲磨材料及工艺的研究和应用，并 取得一些有价值的研究效果和工程应用经验。 目前，抗冲磨材料按胶凝材料主要分为有机胶凝类和无机胶凝类，有机胶凝类主要有高分子聚合 物的聚合物胶结混凝土、呋喃混泥土、环氧树脂混泥土等。无机胶凝类主要有硅粉混泥土、改性硅粉 混泥土、纤维混泥土、粉煤灰混泥土等，另外还有铸石板、条石、钢板等。环氧树脂等有机胶凝类混 泥土虽然有很高的抗冲磨能力，但材料成本高，固化剂有一定的毒性，与基底混泥土的线膨胀系数不 一致，在自然条件下会逐渐老化、开裂、脱空。其他抗冲磨材料如钢材具有良好的抗冲击韧性，但很 难牢固地锚固于混凝土中，而且造价较高；铸石板抗

5、高速悬移质泥沙冲磨能力较好，但材料脆性，抗 冲击强度低，极易被击碎；花岗岩等条石质地坚硬，抗冲磨性好，只是韧性差，开采加工难，施工费 时费力。 上述技术路线主要着眼于混凝土的第二、第三、第四或第五组份复合材料，有的着眼于提高混凝 土的硬度，有的着眼于提高混凝土的韧性，但在整体兼顾抗冲磨混凝土的后期强度、抗冲击韧性、致 密性等综合性能方面存在一些不足，仍需进一步研究和开发。 2009 JIAHUA ENTERPRISE8 2 技术路线和研究思路技术路线和研究思路 2009 JIAHUA ENTERPRISE9 影响抗冲磨混凝土性能的因素主要有： 水泥基材料本身 的性能特性； 混凝土的配合比设计。

6、因此，在配制抗冲磨 混凝土时，除对骨料、矿物及化学外加剂进行优选外，还应 对在混凝土中起主导作用的胶凝材料水泥组成进行优化。 抗冲耐磨混凝土除需满足水工混凝土的技术要求外，还应 具有优良的抗冲耐磨功能。通常情况下，普通硅酸盐水泥由 于熟料矿物组成具有高C3S和C3A特点，决定了其难以满足抗 冲耐磨混凝土的技术要求。 针对抗冲耐磨混凝土高后期强度、抗冲击韧性、持久稳 定的致密性等特点，抗冲耐磨专用特种水泥除应具有水工水 泥的一般特点外，须具备高后期强度、低水化热、耐磨性能、 良好的粘聚性、低弹性模量、优良的抗裂性能和抗干缩性能 等特点。本研究课题的技术路线是：通过对不同类型的水泥 基材料及其配制

7、的混凝土的性能进行对比研究，开发出抗冲 耐磨混凝土专用水泥品种。 水泥基材水泥基材 骨骨 料料 矿物外加剂 化学外加剂第五组份 水泥基材料在混凝土中起主导作用 2009 JIAHUA ENTERPRISE10 3 前期研究的基础前期研究的基础 2009 JIAHUA ENTERPRISE11 比较通用硅酸盐水泥（简称普硅水泥）、中热硅酸盐水泥（简称中热水泥）和低热硅酸盐水泥（简称低热 水泥）的性能及特性： 水泥组成水泥组成 表1列出了普硅水泥、中热水泥以及低热水泥的化学成分以及矿物组成。 表1 水泥熟料的化学成分及矿物组成 水泥品种水泥品种SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3K2ON

8、a2OC3SC2SC3AC4AF 普硅水泥普硅水泥21.665.313.2965.751.210.65/62.514.98.510 中热水泥中热水泥21.224.684.1362.953.951.060.180.553.521.643.8516.67 低热水泥低热水泥23.064.594.5759.881.391.120.170.43 20.6 5 50.534.4413.89 从水泥化学成分可以看出，低热水泥具有较明显的低钙（CaO）、高硅（SiO2）特点。 三种水泥的矿物组成中的C3S和C2S含量相差较大，普硅水泥和中热水泥中的C3S含量均在 50%以上，而C2S的含量仅为20%左右；在低

9、热水泥中C2S含量达45%以上，而C3S的含量 仅为20%左右。 2009 JIAHUA ENTERPRISE12 水泥强度发展规律水泥强度发展规律 表2列出了普硅水泥、中热水泥以及低热水泥的不同龄期强度试验结果。 水泥水泥强度，抗折强度，抗折/抗压，抗压，MPa 品种品种3d7d28d3m 低热水泥低热水泥3.1/14.34.3/20.18.3/50.110.4/65.6 普硅水泥普硅水泥5.6/27.57.1/38.38.0/51.59.0/60.6 中热水泥中热水泥4.5/18.55.8/27.58.1/50.29.7/62.3 表2 不同水泥品种的强度试验结果 普硅水泥和中热水泥早期水

10、化速度快，一般水泥7d强度即能达到28d强度的6080%，而 低热水泥由于以贝利特矿物为主，早期水化活性相对较低，7d强度约为其28d强度的40 60%，7d以后的强度增进率明显高于普硅水泥和中热水泥，至28d龄期时强度与普硅水泥和中 热水泥相当。3m龄期时，低热水泥强度超出普硅水泥和中热水泥约35MPa，表现出良好的 长期强度性能。 2009 JIAHUA ENTERPRISE13 水化热水化热 水化热使大体积混凝土内部温度升高,对大体积混凝土工程尤其是对大坝混凝土而言，混凝土内部 温度过高，就可能致使混凝土的内外温差过大，产生较大的温度应力，当该温度应力大于混凝土的抗 拉强度时，会导致大体

11、积混凝土的开裂。有关水工混凝土耐久性的调查结果表明，大型混凝土坝在建 设和运行过程中均可能产生裂缝，其中70%的裂缝是温度裂缝，由于温度裂缝大多是贯穿性的，其危 害极大。因此，如何提高大坝混凝土的抗裂能力，减少或避免温度裂缝的产生，一直是从事温度应力 控制及设计、施工、试验研究人员所非常关注的问题。当前控制温度裂缝的措施有许多种，不过最根 本最有效的还是采用水化热低的水泥。 众所周知，在不同水化龄期，硅酸盐水泥水化放热的多少与已发生反应的熟料矿物数量有关，同时 也取决于水泥熟料的矿物组成、水泥颗粒粒径分布、水灰比以及养护的温度和湿度等。Taylor认为， 由波特兰水泥熟料的矿物组成，可依据以下

12、公式估算和预测不同试验龄期波特兰水泥的水化热： Ht=a (C3S)+b (C2S)+c (C3A)+d (C4AF) 式中Ht为水化放热值；a、b、c、d为不同龄期熟料单矿放热常数（见表3）。 2009 JIAHUA ENTERPRISE14 表表3 3 各熟料矿物的水化热常数（各熟料矿物的水化热常数（kJ/kgkJ/kg，溶解热法），溶解热法） 矿物系数3d7d28d90d365d完全水化 C3Aa88715561377130111671672(1144) 1 C3Sb243222377435490517 C4AFc2894944944103774182 C2Sd5042105176226

13、262 注: 1为与石膏反应生成C4A 从表3可见，C3A的水化热与放热速率最大，C4AF与C3S次之，C2S的水化热最小，放热速率也最慢。因此，要降低水泥 的水化热，应通过降低C3A含量、C3S含量，增加C2S含量，适当增加C4AF含量来解决。 S H12，2为CH过量生成水榴石时。 2009 JIAHUA ENTERPRISE15 表表4 4 不同品种水泥的水化热不同品种水泥的水化热 水泥品种 水泥水化热（kJ/kg） 3d7d28d60d90d180d1y 普硅水泥253297357379391406419 中热水泥233268318351356377387 低热水泥2022322702

14、95307321335 从表4可以看出，低热水泥的水化热明显低于普硅水泥以及中热水泥。低热水泥在不同水化龄期的水 化放热比中热水泥低约15%，比普硅水泥水化热低2025%。 干缩性能干缩性能 试验方法按JC/T 603-2004水泥胶砂干缩试验方法进行，试验结果见表5。 2009 JIAHUA ENTERPRISE16 表表5 5 水泥胶砂干缩率试验结果水泥胶砂干缩率试验结果 水泥品种7d14d28d3m6m 普硅水泥0.0600.0830.1030.1150.118 低热水泥0.0400.0470.0610.0680.069 低热水泥的干缩率低于普硅水泥，各龄期的干缩率为普硅水泥的50%70

15、%。而且低热水泥的干缩稳 定期较短，28d后的干缩率基本无变化。这表明低热水泥具有优于普硅水泥的抗干缩性能。 耐磨性能耐磨性能 耐磨性是道路水泥的重要性能指标，GB13693-2005道路水泥国家标准规定以磨耗量表示，道路 水泥不大于3.00kg/m2。低热水泥的耐磨试验按JC/T421-2004水泥胶砂耐磨性试验方法进行。经检测， 低热水泥的磨损量仅为1.41kg/m2。具有良好的耐磨性能。 2009 JIAHUA ENTERPRISE17 4 低热水泥道路混凝土性能简介低热水泥道路混凝土性能简介 2009 JIAHUA ENTERPRISE18 “低热硅酸盐水泥道路混凝土性能的研究”是四川

16、嘉华企业（集团）股份有限公司和华南理工大学合作开 展的研究项目，主要是针对低热水泥水化热低、干缩小、后期强度高和耐磨好的性能特点，开展低热水泥 和普硅水泥配制的道路混凝土的部分性能对比研究，以期拓展低热水泥在道路工程建设的应用。 干缩性能干缩性能 低热水泥和普硅水泥（PO42.5R）的水泥胶砂干缩对比试验表明，两种水泥胶砂的收缩均随着龄期的 增加而增加，但低热水泥在不同实验龄期的胶砂干缩率小于普硅水泥（PO42.5R）的水泥。低热水泥之 所以具有较小的干缩，这主要与它水化浆体的孔结构有关，浆体中影响干缩的小孔含量较少。 抗冲击性能抗冲击性能 采用落锤重力法。试验仪器为落锤重力试验机，锤头重3k

17、g，试块大小为l00mm100mm50mm，锤 头从30cm 的高度向下对试块进行冲击。当试块出现结构性的开裂时试验停止。以每组6个试块的平均冲击 次数为准。低热水泥和普硅水泥的水泥砂浆的抗冲击性能试验表明，低热水泥胶砂有着优异的抗冲击性 能，无论是在28d还是长龄期，低热水泥砂浆的抗冲击性能要远超出普硅水泥。 2009 JIAHUA ENTERPRISE19 根据水泥水化理论： 2C3S+7H20=C3S2H4+3Ca(OH)2 2C2S+5H20=C3S2H4+ Ca(OH)2 低热水泥砂浆体内的Ca(OH)2 含量比普硅水泥的水泥砂浆低，在水泥水化产物中Ca(OH)2 的结晶度较高， 因

18、此低热水泥混凝土试样浆体内具有较小的晶胶比，这使得混凝土的脆性小，抗冲击性能也好。（见图1） 其次，水泥水化生成的Ca(OH)2通常容易富集在浆体-集料的界面，由于抗冲磨浆体内生成Ca(OH)2量 少，对浆体-细集料界面的影响也较弱，界面之间的粘结力更大，使得试块受到外界冲击时浆体-细集 料的界面不至于成为薄弱环节，因此，抗冲磨胶砂具有更好的抗冲击性能。同样，在相同粗骨料的情 况下，抗冲磨配制的混凝土也具有更好的抗冲击性能。 （1号为低热水泥 ，2、3号为普通水泥） 2009 JIAHUA ENTERPRISE20 其次，水泥水化生成的Ca(OH)2通常容易富集在浆体-集料的界面，由于低热水泥

19、浆体内生成Ca(OH)2量少， 对浆体-细集料界面的影响也较弱，界面之间的粘结力更大，使得试块受到外界冲击时浆体-细集料的界面不至 于成为薄弱环节，因此，低热水泥胶砂具有更好的抗冲击性能。同样，在相同粗骨料的情况下，抗冲磨配制的混 凝土也具有更好的抗冲击性能。 （6）耐磨性能）耐磨性能 试验结果以混凝土耐磨度来表征，试验结果表明，28d龄期时低热水泥所配制的混凝土耐磨度略 低；至90d龄期时低热水泥耐磨度大幅增长，远超过普硅水泥混凝土，耐磨性能明显优于普硅水泥。这 主要是因为低热水泥的C2S含量高，相同质量的C2S比C3S水化后生成更多的C-S-H凝胶，提高了浆体 的胶凝性和致密性，从而提高了

20、混凝土的耐磨性。 通过TG曲线的计算可知，28d龄期以后，低热水泥水化产物中生成的凝胶的量最多，而Ca(OH)2晶 体含量少，因此其晶胶比也最小，使得其混凝土具有较小的脆性，较好的抗冲击性能。同时，大量凝 胶的生成提高了浆体的致密性，阻断了孔与孔之间的连通，减少了连通孔，减小了水分的散失。 2009 JIAHUA ENTERPRISE21 （7 7）水化程度）水化程度 28d龄期时低热水泥的水化率低于普硅水泥，90d龄期时低热水泥水化率已超过了普硅水泥。此外，根据 C3S和C2S的水化反应式可以看出，C2S水化后生成的凝胶的量是同质量C3S的1.32倍。凝胶不仅对整个浆体提供 了胶结作用，同时

21、还填充了浆体内的孔隙，提高了浆体的致密性。 2009 JIAHUA ENTERPRISE22 5抗冲耐磨水工混凝土专用特种水泥的研究抗冲耐磨水工混凝土专用特种水泥的研究 _ 2009 JIAHUA ENTERPRISE23 1、抗冲耐磨水工混凝土专用水泥技术要求、抗冲耐磨水工混凝土专用水泥技术要求 针对结合水电工程抗冲耐磨水工混凝土的施工特点及要求，结合前期对低热水泥研究成果，研发 适用于抗冲耐磨水工混凝土用特种水泥采取的主要技术措施如下：在前期取得的低热水泥研究成果基 础上，通过优化低热水泥的组成， 即适当提高熟料矿物中硅酸二钙（C2S）和铁铝酸四钙（C4AF） 量，同时在确保低热水泥性能的

22、前提下适度降低水泥的粉磨细度。 根据抗冲耐磨混凝土的性能要求，在大量的试验研究基础上，确定了抗冲耐磨水工混凝土专用水泥的技术 指标如下： 化学要求 硅酸二钙（C2S）42.0%； 铁铝酸四钙（C4AF）15%；铝酸三钙（C3A） 4.5% 氧化镁5.0%； 三氧化硫3.5%； 物理性能要求 比表面积280 m2/kg； 7d抗压强度13.0 MPa；28d抗压强度42.5 MPa；90d抗压强度52.5 MPa，（W/C=0.46） 水化热 ：3d230 kJ/kg； 7天260 kJ/kg; 安定性：合格。 2009 JIAHUA ENTERPRISE24 2、生产的主要技术难点、生产的主要

23、技术难点 由于该水泥中硅酸二钙（C2S）较高（大于42.0%），后期抗压强度（90d）抗压强度大于52.5MPa。 因此，在生产中首要任务是生产技术方案的优选；其次是在熟料煅烧中要稳定热工制度和严格控制各 相关参数，以确保C2S的活性；三是在粉磨水泥过程中，严格控制水泥比表面积在规定范围且具有合 理的颗粒组成和分布，以获得比低热水泥更低的水化热、更低的需水量和稳定增长的后期强度。 3 3、抗冲耐磨水工混凝土专用水泥的性能特点、抗冲耐磨水工混凝土专用水泥的性能特点 长科院前期试验表明，抗冲耐磨水工混凝土专用水泥具有水化热低、需水量少、外加剂适应性好等特点， 混凝土的强度从28天到90天有较大幅度

24、的提高，90天到180天还能持续增长；混凝土90天龄期的室内试验抗冲磨 效果较好。同时施工工艺简单、无特殊要求，经测算，其综合施工成本比现有方案低。 需水量低 在混凝土中，由于要保证混凝土拌合料的和易性，其用水量比水泥水化所需的用水量大很多。一般水泥水 化所需的用水量为水泥质量的15%20%，而实际施工用水量为水泥质量的50%70%甚至更多，多余的水在水泥 硬化后蒸发，因此，在水泥石-集料的界面区域形成大量的、各种孔径的孔隙；此外，因泌水作用、混凝土的 收缩以及温度应力而产生的微管和微缝，这些缺陷是导致混凝土强度下降和性能指标低劣的根本原因。 2009 JIAHUA ENTERPRISE25

25、通过普硅水泥、中热水泥、低热水泥实验研究，在保证混凝土流动性前提下，抗冲耐磨混凝土专用水泥的用水 量低于普硅水泥、中热水泥和低热水泥的需水量，提高了混凝土的施工性能。 长期耐磨性好长期耐磨性好 不同品种水泥配制的混凝土在不同试验龄期磨损实验结果见表6。 水泥品种 28天单位面积磨损 量（kg/m2） 90天单位面积磨损量 （kg/m2） 180天单位面积磨损 量（kg/m2） 360天单位面积磨损 量（kg/m2） 普硅水泥42.5 4.013.823.523.25 中热水泥42.5 4.323.633.323.08 低热水泥42.5 4.313.873.452.03 抗冲耐磨专用水泥 4.5

26、2.711.921.51 表表6 不同品种水泥磨损试验（试验均在不同品种水泥磨损试验（试验均在200N的负荷下进行）的负荷下进行） 2009 JIAHUA ENTERPRISE26 4 4、抗冲耐磨水工混凝土的研究、抗冲耐磨水工混凝土的研究 针对深溪沟水电站导流洞抗冲磨混凝土的技术要求，嘉华公司与长科院合作开展了抗冲耐磨特种水泥混凝土 性能研究及工程应用工作。 4.1 4.1 深溪沟水电站工程概况深溪沟水电站工程概况 大渡河深溪沟水电站位于四川省西部大渡河中游汉源县和甘洛县接壤处，是一座以发电为主的大型工程，电 站装机4台，总装机容量660MW，年发电量32.85亿kWh。深溪沟水电站工程两条

27、导流洞均布置于坝址右岸，1#导流 洞全长1370.07m，2#导流洞全长1503.54m，圆拱直墙断面，净断面尺寸为15.518.0m，采用钢筋混凝土衬砌。导 流洞工程衬砌混凝土总量约为22万m3，其中抗冲磨混凝土约为4万m3，抗冲磨混凝土设计采用C40W6F50、二级配。 现行的抗冲磨混凝土设计一般采用两种方案： 方案一：采用加纤维和硅粉以及铁钢碴来达到设计的抗冲磨混凝土要求，这种方案施工工艺比较复 杂，且综合成本较高； 方案二：以添加特殊外加剂来提高混凝土的抗冲磨性能。 目前在深溪沟电站施工的抗冲磨混凝土设计采用以添加特殊外加剂HF来提高混凝土的抗冲磨性能 但这种方案在导流洞施工中存在拌和

28、物性能不够理想、施工工艺较特殊复杂的问题，在同样采用该方案 的大岗山导流洞施工中出现了混凝土温度过高以及开裂等现象。 2009 JIAHUA ENTERPRISE27 4.2 4.2 抗冲耐磨混凝土技术要求指标抗冲耐磨混凝土技术要求指标 HFC40W6F50施工配合比设计要求如表7。 28d 抗冲磨强度 (h.m2/kg) 28d 抗压强度(MPa) 28d 抗渗标号 28d 抗冻标号 初始 坍落度 (cm) 1h坍落度 保持值(cm) 级配 骨料最大粒径 (mm) 2.3C40W6F50161815二40 混凝土抗冲磨强度采用圆环法，其抗冲磨强度指标按2.3h.m2/kg取用,抗磨试验应磨至

29、骨料一定深度. 4.3 4.3 抗冲耐磨混凝土试验方案抗冲耐磨混凝土试验方案 混凝土配合比的实验方案如表8所示。 配合比1为采用觉托花岗岩人工骨料和萘系减水剂的普通混凝土配合比，作为抗冲磨性能试验的比较基准。 表表7 深溪沟水电站导流洞抗冲磨混凝土技术要求深溪沟水电站导流洞抗冲磨混凝土技术要求 2009 JIAHUA ENTERPRISE28 配合比HF1为按抗冲磨混凝土设计的较高强度HF混凝土配合比，通过试验研究其抗冲磨性能较配合比1提高的幅 度情况。 配合比方案3采用高耐磨的水泥品种（抗冲耐磨专用水泥）进行配合比试验。 配合比 编号 配合比 方案代号 胶材骨料减水剂 水泥掺合料 觉托人工骨

30、 料 萘系减水 剂 HF外加 剂 聚羧酸 减水剂 普硅42.5 抗冲耐磨专 用水泥 一级粉煤 灰 1C40W6F50HGY HF1HF1C40W6F50 3KCMC40W6F50 表表8 抗冲磨混凝土配合比性能试验方案抗冲磨混凝土配合比性能试验方案 2009 JIAHUA ENTERPRISE29 4.4 4.4 抗冲耐磨混凝土性能试验设计抗冲耐磨混凝土性能试验设计 配合比试验的主要依据如下： 水工混凝土配合比设计规程DL/T5330-2005 水工混凝土试验规程DL/T5150-2001 水工混凝土施工规范DL/T5144-2001 水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范DL/T 5207-2

31、005 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GBl75-1999 用于水泥和水泥混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005 水工混凝土外加剂技术规范DL/T5100-1999 混凝土外加剂匀质性试验方法GB/T8077-2000 混凝土外加剂GB8076/1997 水工混凝土砂石骨料试验规程DL/T5151-2001 2009 JIAHUA ENTERPRISE30 4.5 抗冲耐磨混凝土原材料抗冲耐磨混凝土原材料 4.5.1 水泥 配合比1和配合比HF1中水泥采用金顶P.O 42.5R普硅水泥，其物理力学性能满足有关技术规范的要 求，试验结果见表9。 表表9 金顶金顶P.O 42.5R普硅水泥物理力学

32、性能试验结果普硅水泥物理力学性能试验结果 试验项目计量单位标准要求检验结果 细度%10.02.8 安定性/必须合格合格 凝结时间 初凝min不得早于45185 终凝h:min不得迟于10:004:25 抗压强度 3天 MPa 16.024.2 28天42.548.6 抗折强度 3天3.54.8 28天6.57.9 检验依据 GB/T1346-2001 GB175-1999 GB/T208-94 GB/T17671-1999 GB1345-91 2009 JIAHUA ENTERPRISE31 配合比3中水泥采用四川嘉华企业（集团）股份有限公司生产的抗冲耐磨水工混凝土专用水泥，其物理力学性能试验

33、 结果见表10。 试验项目计量单位标准要求 检验结果 低热水泥抗冲耐磨专用水泥 细度%/2.244.28 安定性/必须合格合格合格 凝结时间 初凝min不得早于60245283 终凝h:min不得迟于12:004:155:35 抗压强度 7天 MPa 13.018.415.6 28天42.545.545.3 90天/56.857.6 抗折强度 7天 MPa 3.54.22.7 28天6.58.07.6 90天/10.510.6 表表10 低热水泥、抗冲耐磨混凝土专用水泥物理力学性能试验结果低热水泥、抗冲耐磨混凝土专用水泥物理力学性能试验结果 2009 JIAHUA ENTERPRISE32 4

34、.5.2 粉煤灰粉煤灰 抗冲磨混凝土选用内江电厂白马牌级灰，试验结果见表11，从检测数据可见，粉煤灰 质量满足GB/T1596-2005标准中级灰要求。 检验项目 标准要求（）检验结果单项判定 细度（45m方孔筛筛余）129.3合格 烧失量%5.04.5合格 需水量比%9593合格 SO3%30.57合格 含水率%10.81合格 碱含量%1.50.42合格 检验依据GB/T1596-2005 表表11 级粉煤灰检验结果级粉煤灰检验结果 2009 JIAHUA ENTERPRISE33 4.5.34.5.3细骨料细骨料 砂、石骨料均为觉托砂石厂提供。 试验用砂（人工砂）检验结果见表12。从检测成

35、果可见，试验用砂的品质均满足DL/T5144-2001水工混凝 土施工规范标准要求。 检验项目 细度模数表观密度（kg/m3）堆积密度(kg/m3) 石粉含量 （%） 含泥量（%） 标准要求2.402.802500/6183.0 检验结果2.78264615778.750.2 颗粒级配 筛孔尺寸（mm）10.05.02.51.250.630.3150.16检验结果 累计筛 余（%） 标准范围 1区0100355 65 35 8571 95 80 10 0 90 细度模数 x=2.78 砂级配属区 2区0100250 50 10 7041 92 70 10 0 90 3区0100150 25 0

36、 4016 85 55 10 0 90 实测值01.419.335.656.978.691.1 检验依据DL/T5151-2001 DL/T5144-2001 表表12 12 试验用砂（觉托）检验数据试验用砂（觉托）检验数据 2009 JIAHUA ENTERPRISE34 4.5.4 4.5.4 粗骨料粗骨料 碎石检验结果见表13表14。从检测数据看，试验用石所检指标均满足DL/T51442001水工混凝土 施工规范标准要求。 检验项目表观密度（kg/m3）堆积密度(kg/m3) 压碎值 （%） 针片状含量（%） 含泥量 （%） 标准要求2550/10151 检验结果267213858.52

37、.00.19 检验依据DL/T5151-2001 DL/T5144-2001 表表14 14 觉托中石（粒径觉托中石（粒径20402040）品质检测结果）品质检测结果 检验项目 表观密度 （kg/m3） 堆积密度 (kg/m3) 针片状含量 （%） 含泥量 （%） 标准要求2550/151 检验结果267213852.70.16 检验依据DL/T5151-2001 DL/T5144-2001 表表13 觉托小石（粒径觉托小石（粒径520）品质检测结果）品质检测结果 2009 JIAHUA ENTERPRISE35 4.5.5 4.5.5 外加剂外加剂 HF混凝土外加剂出厂检测标准无国标可循，根

38、据厂方提供企业标准检测结果如下表15。 依据标准：HF外加剂生产标准QB/1999.10 备 注 水泥品种 金顶P.O42.5 普通硅酸盐水泥 基准砂浆用水量140 ml (流动度 1405 mm) 检验项目标准要求检测结果 PH值101412 细度（%） （1.25mm筛余） 107.4 含水量（%）30.6 水泥胶砂流动度 （mm） 130165 水泥 ：标准砂：水：HF外加剂 1 ： 2.0 ：0.35 ：0.02 外加剂检验按照混凝土外加剂标准（GB8076-1997）进行检测，外加剂的检验试验结果见表16（减水剂 掺量为0.6%，引气剂按推荐掺量0.06）。 表表15 HF外加剂检测

39、结果外加剂检测结果 2009 JIAHUA ENTERPRISE36 表表16 16 外加剂检验结果外加剂检验结果 试验项目 计量单 位 缓凝高效减水剂引气剂 标准要求 检验结果 标准要求检验结果 萘系减水剂 掺量/6.0/0.06 减水率%1220.667.2 泌水率比%10061.97055.8 含气量%4.51.93.04.6 凝结时间差 初凝min +90 +199 -90+120 +73 终凝min+221+86 抗压强度比 3 d%1251579597 7 d%1252179596 28d%1201729091 2009 JIAHUA ENTERPRISE37 抗冲磨混凝土配合比3

40、外加剂选用上海麦斯特建材有限公司生产的牌号为RHEO PLUS26R的聚羧酸类高效减水剂， 引气剂为上海麦斯特建材有限公司生产的MICRO AIR202。外加剂检测结果见表17。 试验项目 计量单 位 高效减水剂引气剂 标准要求 检验结果 标准要求 检验结果 PLUS26RAIR 202 掺量/4.7/0.03 减水率%182366.8 泌水率比%100357041.6 含气量%4.51.03.04.5 凝结时间差 初凝min -60+90 +11 -90+120 +76 终凝min+18+83 抗压强度比 3 d%1251359096 7 d%1251779091 28d%120158858

41、9 表表17 麦斯特外加剂检验结果麦斯特外加剂检验结果 2009 JIAHUA ENTERPRISE38 4.5.6 水水 采用瀑布沟黑马建设营地生活用水。 4.6 混凝土配合比试验混凝土配合比试验 抗冲磨混凝土试验配合比见表18，抗冲磨混凝土配合比试验检测结果如表19所示，抗冲磨试验结果见表20。 2009 JIAHUA ENTERPRISE39 表表 18 抗冲磨混凝土试验配合比抗冲磨混凝土试验配合比(kg/m3) 编号总胶材水泥水砂小石中石减水剂引气剂灰水胶比 HF掺量 (%) 备注 1430340146.2778.6752.6332.62.580.0043900.34/ 基准 (觉托)

42、 HF13793031308306884598.30760.342.19 3420336130.2714.3815.8349.63.360.0063840.31/ 抗冲耐磨 专用水泥 2009 JIAHUA ENTERPRISE40 表表 19 抗冲磨混凝土配合比试验结果抗冲磨混凝土配合比试验结果A 配合比编号 水 胶 比 抗压强度 (MPa) 容重 (kg/m3) 砂 率 (%) 初始 坍落度 (cm) 7d28d90d 10.3439.349.757.524104217.5 HF10.3442.051.5/24864215.3 30.3141.561.878.624383817 2009

43、JIAHUA ENTERPRISE41 表表 19 抗冲磨混凝土配合比试验结果抗冲磨混凝土配合比试验结果B 配合比 编号 坍落度保持值 (cm) 混凝土 凝结时间含 气 量 (%) 抗冻 标号 抗渗 标号 备 注 0.5h1h2h初凝(h)终凝(h)28d28d 113.510513183.0F50W9拌和物性能良好 HF13/8.5141.2F50W9泌水、板结、离析 31615129.5163.3F50W9拌和物性能良好 2009 JIAHUA ENTERPRISE42 表表20 20 抗冲磨混凝土配合比抗冲磨试验成果（水下钢球法）抗冲磨混凝土配合比抗冲磨试验成果（水下钢球法）A A 配合

44、比编号 龄期 (d) 受冲磨 面积 (m2) 试验前重量 (kg) 72h 试验后 重量 (kg) 72h 损失量 (kg) 72h 抗冲磨强度h/(kg/m2) 128 0.070717.32416.7300.5948.571 0.070717.20416.6970.50710.04 HF132 0.070717.721 16.989 0.732 6.954 0.070717.225 16.283 0.942 5.403 3 35 0.070717.238 16.661 0.577 8.82 0.070717.344 16.921 0.423 12.03 950.070717.69817.3

45、960.30216.69 2009 JIAHUA ENTERPRISE43 配合比编号 72h抗冲磨 强度平均值 h/(kg/m2) 较基准 增减比例（%） 72h磨损率 （%） 72h磨损率 平均值 （%） 较基准 增减比例（%） 19.300 3.43 3.190.00 2.95 HF16.18-33.60 4.13 4.8050.47 5.47 3 10.4412.0 3.35 2.89-9.25 2.44 16.6979.001.701.70-46.0 表表20 20 抗冲磨混凝土配合比抗冲磨试验成果（水下钢球法）抗冲磨混凝土配合比抗冲磨试验成果（水下钢球法）B B 2009 JIAH

46、UA ENTERPRISE44 综合比较分析配合比试验数据，采用HF外加剂的配合比拌和物性能较差，对于混凝土抗冲磨性能的改善没有明显 作用，而采用瀑布沟觉托骨料和B厂外加剂的配合比1、3拌和物性能良好，混凝土抗冲磨强度（钢球法）能够满足设 计要求，其中配合比3（抗冲耐磨水工混凝土专用水泥）综合性能最优。 5 5、抗冲耐磨水工混凝土的现场应用、抗冲耐磨水工混凝土的现场应用 5.15.1在深溪沟导流洞的现场应用在深溪沟导流洞的现场应用 在大量的试验研究和取得相关研究成果的基础上，2007年6月在导流洞工程中进行了现场施工试用，取得了良 好的应用效果。部分试验结果见表21。 设计要求 龄期 （d）

47、序 号 磨损量 （kg） 累计 （kg） 抗冲磨强度 h/（g/cm2） 磨损率 g/（h.cm2） 抗压强度（MPa） 286090 C9040（现场 浇筑1） 67 10.0076 0.02127.1430.037 38.948.360.1 20.006137.646.259.4 30.007335.149.757.5 C9040（现场 浇筑2） 90 10.0077 0.01831.6670.032 40.751.362.6 20.005941.550.659.0 30.004442.352.960.3 现场浇筑配合比胶材用量每立方390kg，其中水泥326kg，粉煤灰74kg（二级灰）

48、，萘系减水剂2.8kg。 葛洲坝成型，水电八局实验室检测 表表21 21 深溪沟抗冲耐磨水工混凝土部分试验数据（圆环法）深溪沟抗冲耐磨水工混凝土部分试验数据（圆环法） 2009 JIAHUA ENTERPRISE45 表表22 22 配合比配合比 编号水胶比水低热水泥 二级粉 煤灰 砂大石中石小石砂率级配外加剂掺量% 10.311283516270706086080.37二UNF-10.85 20.3112333760620532399.0399.00.32三UNF-10.85 5.2深溪沟泄洪闸试验室试验数据深溪沟泄洪闸试验室试验数据 5.2.1深溪沟电站水电八局现场验证结果深溪沟电站水电八

49、局现场验证结果: 2009 JIAHUA ENTERPRISE46 表表23 23 强度强度 编号级配 抗压强度（MPa） 坍落度2h坍落度保持值(cm) 3天7天28天60天90天 1二21.432.555.264.295.5 2三24.634.957.365.78.55 2009 JIAHUA ENTERPRISE47 嘉华水工实验室试验结果：嘉华水工实验室试验结果： 表表2424： 配合比配合比 编号水胶比水低热水泥粉煤灰砂大石中石小石砂率容重外加剂 1-10.3108306546345394044040.322450HF 7% 1-20.3108306546345394044040.3

50、22450HF 6% 2-10.311432357724/4927390.372450HF 7% 2-20.311432357724/4927390.372450HF 6% 3-10.3108306546345394044040.322450UNF-1 0.9% 3-20.311432357724/4927390.372450UNF-1 0.9% 3-30.311432357724/4927390.372450HF 6% 4-10.312034060 714/4867290.372450UNF-1 0.9% 4-20.3108306546345394044040.322450HF 6% 5-10.3114323576265233993990.322450HF 0.9% 5-20.31118323576285344004000.322460HF 2% 5-30.3112434060 716/6096090.372460