HF混凝土配合比設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

李得力，王樹新

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

1 HF混凝土簡介

HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土（簡稱HF混凝土）是水利水電工程中應(yīng)用于抵抗水流沖刷、泥沙磨損、高速水流空蝕破壞的高性能水工抗沖耐磨護(hù)面材料[1]，作用機(jī)理是：利用HF混凝土外加劑激發(fā)粉煤灰的活性，使粉煤灰可以起到與硅粉一樣的作用，即顯著提高混凝土的整體強(qiáng)度并使混凝土中的膠凝物質(zhì)致密、堅(jiān)硬、耐磨，使混凝土形成比較均勻的整體，從而提高混凝土的抗裂性和整體強(qiáng)度，提高混凝土抵抗高速水流空蝕和脈動(dòng)壓力的能力，達(dá)到提高混凝土抗沖耐磨性能。

2 抗沖磨強(qiáng)度對(duì)比

廠房段、沖沙閘段等一期基坑范圍內(nèi)所需的抗沖磨混凝土設(shè)計(jì)為C40（二級(jí)配），W6，F(xiàn)50。為了優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，分別對(duì)不同品種摻合料及不同廠家生產(chǎn)的外加劑進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，并委托長江科學(xué)院對(duì)相應(yīng)混凝土的抗沖耐磨強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

2.1 原材料

2.1.1 水泥

水泥為重慶市富豐水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的富豐P·O42.5水泥，檢測結(jié)果見表1。

2.1.2 粉煤灰

粉煤灰采用重慶珞璜電廠生產(chǎn)的II級(jí)粉煤灰，其性能檢測結(jié)果符合GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規(guī)定的II級(jí)粉煤灰的技術(shù)要求[2]，見表2。

2.1.3 細(xì)骨料

細(xì)骨料采用馬鞍山生產(chǎn)的人工砂，人工砂性能檢測試驗(yàn)結(jié)果見表3，從表中可知人工砂的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

表1 水泥檢測結(jié)果表Table 1 Test resultsof cement

表2 粉煤灰檢測結(jié)果表Table2 Detection resultsof fly ash

表3 砂試驗(yàn)結(jié)果表Table 3 Test resultsof sand

2.1.4 粗骨料

粗骨料采用馬鞍山生產(chǎn)的級(jí)配碎石，粒徑為5～20 mm，20～40 mm；其性能檢測試驗(yàn)結(jié)果見表4，從表中可知粗骨料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求[3]。

表4 碎石試驗(yàn)結(jié)果表Table4 Test resultsofgravel

2.1.5 外加劑

試驗(yàn)用外加劑為成都安力建材有限公司生產(chǎn)的AL-Cb高效減水劑、上海華登建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HP400超高效減水劑及甘肅巨才電力技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HF外加劑，外加劑性能檢測結(jié)果匯總見表5。

2.1.6 硅粉

硅粉采用甘肅紅楓鐵合金有限公司生產(chǎn)的微硅粉，性能檢測結(jié)果匯總見表6。

2.1.7 試驗(yàn)用水

試驗(yàn)用水取自嘉陵江江水。嘉陵江水的試驗(yàn)結(jié)果見表7，從表中可知拌和用水滿足規(guī)范要求。

表5 外加劑性能檢測結(jié)果表Table 5 M easuring resultsofadm ixture performance%

表6 硅粉性能檢測結(jié)果表Table 6 M easuring resultsof silica fume performance

表7 水質(zhì)分析成果表Table 7 W ater quality analysis results

2.2 配合比

室內(nèi)試驗(yàn)配合比數(shù)據(jù)見表8。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

抗沖耐磨強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表9。

HF混凝土與硅粉混凝土的抗沖磨強(qiáng)度相當(dāng)，這主要與HF混凝土的內(nèi)在機(jī)理有關(guān)。HF混凝土所用的粉煤灰，盡管其顆粒較硅粉粗，活性較硅粉差，但它也屬于火山灰活性材料，在HF外加劑的激發(fā)作用下，活性被激發(fā)，可以象硅粉那樣與水泥水化產(chǎn)生的Ca（OH）2發(fā)生快速反應(yīng)，生成S-C-H凝膠，使HF混凝土具有與硅粉混凝土一樣的抗沖耐磨性能。

表8 配合比一覽表Table8 Listofm ix proportion

表9 抗沖耐磨強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Test resultsofanti-punchingwear-resisting strength

3 HF混凝土施工技術(shù)要求與質(zhì)量控制

3.1 HF外加劑

HF混凝土所使用的HF外加劑，須直接以干粉狀與水泥或粉煤灰一起加入混凝土攪拌機(jī)中，也可直接投入混凝土攪拌機(jī)的干料中，但應(yīng)避免直接加入無料或僅有拌合用水的料筒中。最好將HF外加劑在施工之前按每次拌合需用量稱重分裝備用。施工中應(yīng)不定期進(jìn)行抽檢。

3.2 進(jìn)料次序及攪拌時(shí)間的確定

進(jìn)料次序：按小石、砂子、水泥、粉煤灰（HF外加劑）、中石的次序投料，并加水?dāng)嚢琛F混凝土的拌合時(shí)間應(yīng)比普通混凝土的拌合時(shí)間延長90 s或總拌合時(shí)間控制在不少于180 s，或根據(jù)混凝土均勻性要求確定攪拌時(shí)間。

3.3 老混凝土基面處理

老混凝土基面應(yīng)經(jīng)鑿毛處理至符合規(guī)范要求，沖洗干凈，浸水24 h使之達(dá)飽和面干狀態(tài)，鋪2～3 cm較混凝土高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的HF砂漿，方可進(jìn)行混凝土澆筑施工。

3.4 施工工序

1）平倉與振搗：不管混凝土采用何種入倉方式，都要采取措施防止發(fā)生混凝土骨料集中現(xiàn)象，并應(yīng)加強(qiáng)平倉，使混凝土粗骨料均勻分布于砂漿中，平倉后應(yīng)及時(shí)振搗密實(shí)，防止漏振與過振。要控制混凝土的生產(chǎn)速度，避免生產(chǎn)速度超過澆筑倉內(nèi)混凝土的澆筑速度。如果混凝土入倉速度大于澆筑作業(yè)面速度，則應(yīng)控制平倉速度使其與作業(yè)面速度一致。平倉振搗過的混凝土面及未平倉的混凝土均應(yīng)進(jìn)行覆蓋保濕。

2）作面：振搗后采用提漿滾來回滾動(dòng)提漿，再用長刮板刮平，然后用木抹粗抹，待表面不泌水后，用鐵抹抹光至要求的平整度。作面過程中可分次進(jìn)行壓抹收面，但每次壓抹后應(yīng)采取措施遮陽防風(fēng)，可用土工布或1～1.5 m寬的彩條塑料布覆蓋，以免混凝土表面水份蒸發(fā)過快，影響作面甚至引起混凝土表面龜裂。斜面或曲面采用滑模施工工藝時(shí)，滑模過后，應(yīng)及時(shí)覆蓋表面保濕，等混凝土流動(dòng)性降低后再壓抹作面。在溫度高、蒸發(fā)量大的環(huán)境下施工時(shí)，應(yīng)選擇在早上10∶00以前、下午4∶00以后或夜間澆筑混凝土。

3）養(yǎng)護(hù)：混凝土終凝后，即開始保濕養(yǎng)護(hù)不少于28 d。在氣溫較高時(shí)，應(yīng)用濕麻袋或草簾覆蓋后，從早10∶00至下午5∶00增加灑水次數(shù)，避免混凝土表面溫升太高。有條件時(shí)可采用蓄水養(yǎng)護(hù)。對(duì)于大體積混凝土，表面的保濕養(yǎng)護(hù)尚應(yīng)符合混凝土溫控要求。

4 結(jié)語

HF混凝土已得到SL 265—2001《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》和SL 230—1998《混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》的推薦采用。HF混凝土如果配制得當(dāng)，不僅可以提高混凝土的強(qiáng)度，提高其抗沖耐磨性能，而且還可以改善其施工性能。

HF混凝土在嘉陵江草街航電樞紐工程施工中得到了很好的應(yīng)用，由于嚴(yán)格按照HF混凝土技術(shù)要求施工，不僅滿足了工程進(jìn)度要求，質(zhì)量也得到保證。

[1] 王仁坤.水工大壩混凝土材料和溫度控制研究與進(jìn)展[M].北京：中國水利水電出版社，2009.WANG Ren-kun.Research and progress in concretematerial and temperature control of hydraulic dam[M].Beijing:China Water Power Press,2009.

[2]GB/T 1596—2005，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S].GB/T 1596—2005,Fly ash used for cementand concrete[S].

[3]SL 352—2006，水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程[S].SL 352—2006,Testcode foraggregatesofhydraulic concrete[S].