第一篇：溪洛渡水電站泄洪洞時(shí)均壓力特性試驗(yàn)研究

溪洛渡水電站泄洪洞時(shí)均壓力特性模型試驗(yàn)

查高速水力學(xué)書，脈動壓強(qiáng)及時(shí)均壓強(qiáng)的基本情況及研究的現(xiàn)狀。

本文通過水工模型試驗(yàn)，對溪洛渡水電站3＃泄洪洞優(yōu)化體型的時(shí)均壓力特性進(jìn)行了研究。工程概況

1．1 泄洪洞優(yōu)化體型

溪洛渡水電站位于金沙江中段，是一座以發(fā)電為主，兼有攔沙、防洪和改善下游河道航運(yùn)條件等綜合利用的大型水電站。水電站采用壩身孔口與岸邊泄洪洞相結(jié)合的泄洪消能方式，約60%的洪水通過壩身宣泄，40%的洪水通過左、右岸各2條的常規(guī)“龍落尾”泄洪洞宣泄，泄洪洞采用有壓彎洞后接無壓泄洪洞方案布置，出口最大單寬流量達(dá)278m3/s.m，上、下游落差近190m，是目前國內(nèi)最大規(guī)模的泄洪隧洞。通過模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溪洛渡3＃泄洪洞原設(shè)計(jì)體型存在反弧末端附近摻氣濃度低和出口挑流水舌沖擊河道對岸這兩個(gè)主要問題。通過增設(shè)摻氣坎【1】、修改挑坎體型【2】和洞身曲線，對泄洪洞體型進(jìn)行了優(yōu)化。1．2 泄洪洞優(yōu)化體型簡介

泄洪洞進(jìn)口為長25.0m的漸變段，將矩形斷面過渡為圓形斷面，圓形隧洞直徑15.0m，長562.05m，底坡0.00817。進(jìn)口段后在樁號0+330.873m~0+547.224m之間的壓力隧洞平面轉(zhuǎn)彎，彎道隧洞中心線圓弧半徑200.0m，圓心角61.98°。在壓力隧洞出口采用圓變方的漸變段將過水?dāng)嗝媸湛s成14.0m×12.0m的矩形斷面，其后設(shè)置弧形工作門控制水流。工作閘門閘室下游接城門洞型明流隧洞，底坡0.023，斷面尺寸14.0m×18.0m（寬×高）。樁號1+036.961后為渥奇曲線段，水平長度為58.55m。拋物線段末端接一長23.2m與拋物線相切的直線段，直線段末端設(shè)第1道摻氣坎，第1道摻氣坎的樁號是1+116.961m。下游85m處設(shè)第2道摻氣坎，第2道摻氣坎的樁號是1+201.961m。其后接半徑300m，圓心角為15.1455°的反弧段，反弧末端設(shè)置第3道跌坎。第3道跌坎的樁號為1+296.404m，第3道跌坎下游為長140m、底坡為0.08的直線段，在樁號1+436.404m處設(shè)置第4道跌坎。第4道跌坎下游是長175.856m、底坡0.08，斷面尺寸為14.0m×

與泄洪流量有關(guān)，如校核洪水位工況，由于流速較高，時(shí)均壓力下降的幅度稍大，最小壓力為37.01kPa。

龍落尾的拋物線段，受底板凸曲率的影響，時(shí)均壓力逐漸減小。測點(diǎn)PC32和PC33位于與拋物線相切的直線段內(nèi)，其時(shí)均壓力迅速增加，在直線段的末端受第1道摻氣挑坎的影響，水位壅高，測點(diǎn)PC33的時(shí)均壓力增加較大。

摻氣挑坎下游泄洪洞底板中心線上的時(shí)均壓力特性基本相同，即在水舌沖擊區(qū)時(shí)均壓力迅速增加，隨后逐漸降低，沖擊區(qū)下游底板時(shí)均壓力趨于平緩，至摻氣挑坎上游，受挑坎的影響，坎上水位增加，該部位的時(shí)均壓力增大。以校核洪水位為例，第1道摻氣挑坎下游水舌沖擊區(qū)的最大時(shí)均壓力是173.97kPa（測點(diǎn)PC36），沖擊區(qū)下游的時(shí)均壓力在75~81kPa范圍內(nèi)波動。校核洪水位工況下，渥奇面及摻氣挑坎底板中心線上的時(shí)均壓力分布見圖2。

171.28kPa41.72kPa***0.07kPa177.74kPa102.93kPa11264.06kPa78akP701.11akP12.***.87kPa263.05kPa

圖1 校核洪水位泄洪工況下壓力隧洞時(shí)均壓力分布

（1~11表示測量斷面，上圖為底板中心線和頂部的壓力分布，下圖為左、右邊墻中線上的壓力分布）

PC26PC27PC28PC29PC30PC31PC32PC33PC34PC3PC365PC37PC38PC39PC40PC41PC42PC43PC45PC47PC48PC49PC50PC51PC51PC52PC54PC56PC58PC53PC55PC59PC60PC61PC62PC63PC64PC66PC68PC65PC67PC69PC70PC71PC72PC73PC74PC75PC76

圖2 校核洪水位明流段底板中心線時(shí)均壓力分布

3．2．2 邊墻時(shí)均壓力分布

跌坎下游邊墻壓力測點(diǎn)布置見圖3。

邊墻壓力測點(diǎn)均位于挑坎下游空腔范圍內(nèi)，各測點(diǎn)的時(shí)均壓力具有如下特點(diǎn)：1）位于水舌核心區(qū)的時(shí)均壓力變化不大，接近空腔內(nèi)表面和水流表面測點(diǎn)的時(shí)均壓力較小；2）水舌沖擊區(qū)附近邊墻測點(diǎn)的時(shí)均壓力較大；3）沖擊區(qū)附近邊墻測點(diǎn)的時(shí)均壓力符合上小下大的特點(diǎn)，但是不滿足靜壓分布規(guī)律。接近空腔內(nèi)表面測點(diǎn)，其時(shí)均壓力為負(fù)值。庫水位越高，水流的挾氣能力越強(qiáng)，空腔中的負(fù)壓越大，該測點(diǎn)的壓力也越小。

圖3 跌坎下游邊墻壓力測點(diǎn)布置

參考文獻(xiàn)

第二篇：淺談溪洛渡水電站右岸泄洪洞混凝土缺陷修補(bǔ)施工工藝

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淺談溪洛渡水電站右岸泄洪洞混凝土缺陷修補(bǔ)施工工藝 淺談溪洛渡水電站右岸泄洪洞混凝土缺陷修補(bǔ)施工工藝

溪洛渡水電站右岸泄洪洞設(shè)計(jì)具有大斷面、大流量、高流速的特點(diǎn)，對過流面混凝土的抗沖耐磨要求高。混凝土工程不可避免的存在質(zhì)量通病和不平整度偏差過大的缺陷，而這些缺陷在運(yùn)行過程中易產(chǎn)生氣蝕破壞，影響泄洪洞的正常使用壽命。因此，混凝土后期的缺陷處理也是非常重要的，主要對幾種常見的混凝土缺陷處理的施工工藝進(jìn)行了介紹。溪洛渡水電站泄洪洞混凝土缺陷修補(bǔ)

1工程概述

溪洛渡水電站右岸3#、4#泄洪洞結(jié)構(gòu)形式為有壓接無壓，洞內(nèi)龍落尾型式，兩條泄洪洞軸線平行布置，中心間距5m，隧洞洞身段全長1433.549m、1633.611m，整個(gè)泄洪洞由岸塔式進(jìn)水塔、有壓段、工作閘門室、無壓上平段、龍落尾段、出口明渠段及挑坎段組成。

右岸泄洪洞混凝土設(shè)計(jì)總量累計(jì)為52.4萬m3，在施工過程中由于自然因素、施工條件及人為等因素的影響，其混凝土質(zhì)量通病的發(fā)生不可避免。泄洪洞設(shè)計(jì)最大流速達(dá)50m/s，在這樣流速下，混凝土過流面承受沖刷、磨損和撞擊時(shí)，混凝土過流面存在的質(zhì)量通病和不平整度容易產(chǎn)生氣蝕破壞。因此，對過流面的質(zhì)量及體型要求很高，存在的缺陷必須予以處理。考慮到缺陷處理的工程量比較大，要求又較高，所以要求施工工藝簡單，可操作性強(qiáng)。

2泄洪洞混凝土質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2.1不平整度要求（見表1）

2.2形體標(biāo)準(zhǔn)

右岸泄洪洞各部位混凝土形體偏差最大允許值為10mm。

2.3混凝土強(qiáng)度要求

有壓段、無壓段邊墻、無壓段底板、無壓段邊墻、中閘室下部過流面混凝土強(qiáng)度為40Mpa，無壓段頂拱、龍落尾頂拱混凝土強(qiáng)度為25

Mpa，龍落尾底板、龍落尾邊墻、出口明渠底板、明渠邊墻、挑坎底板、挑坎邊墻澆筑硅粉混凝土強(qiáng)度為60Mpa。

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2.4各段設(shè)計(jì)流速（見表2）

3缺陷情況

右岸泄洪洞缺陷處理主要針對混凝土表面氣泡、麻面、施工縫、施工預(yù)留孔洞、形體標(biāo)準(zhǔn)較高部位混凝土體形負(fù)偏差等常見缺陷進(jìn)行處理。

3.1氣泡

混凝土表面氣泡分為少量分散直徑大于5mm氣泡和氣泡密集區(qū)，少量分散直徑大于5mm氣泡主要出現(xiàn)在泄洪洞有壓段圓形襯砌斷面反弧段區(qū)域，其它部位零散出現(xiàn)。氣泡密集區(qū)存在部位主要集中在右岸泄洪洞有壓段圓形襯砌斷面反弧段區(qū)域、出口明渠段局部區(qū)域。

3.2施工縫

溪洛渡水電站右岸3#、4#泄洪洞隧洞洞身段全長1433.549m、1633.611m，澆筑時(shí)為了施工的方便，統(tǒng)一為9m一倉，兩倉之間設(shè)置一道施工縫，施工縫深度在1m～1.2m，長度同斷面周長。

3.3孔洞

預(yù)留孔洞主要是混凝土臺車軌道孔，灌漿孔，特殊部位大模板澆筑時(shí)定位錐孔；孔徑一般在10cm左右，孔深在30～120cm之間。臺車軌道孔主要分布在有壓段，灌漿孔主要分布在有壓段、無壓段，定位錐孔主要分布在摻氣坎、出口挑坎等部位。

3.4混凝土欠澆

溪洛渡水電站右岸泄洪洞局部欠澆混凝土主要分布在工作閘門室閘門槽、摻氣坎邊墻等混凝土形體要求較高部位。

4缺陷處理工藝

4.1氣泡及麻面缺陷處理

混凝土表面氣泡分為少量分散氣泡和氣泡密集區(qū)，針對不同類型采用不同修補(bǔ)方案，兩種缺陷處理工藝流程一樣，主要區(qū)別在于一個(gè)為局部修補(bǔ)，一個(gè)為整體修補(bǔ)。

4.1.1施工程序

氣泡普查→施工準(zhǔn)備→打磨→清洗→清孔→點(diǎn)刮或面刮→養(yǎng)護(hù)

4.1.2處理方法

第一步：用打磨機(jī)打磨表面。

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第二步：用清水沖洗界面直到表面清潔無任何灰塵雜物。

第三步：用竹絲帚掃孔，除去氣泡孔內(nèi)不利于環(huán)氧膠泥粘接和填筑的深層灰塵雜物。

第四步：風(fēng)干后涂刷修補(bǔ)材料施工，采用點(diǎn)刮或面刮方式，使其施工面光滑平整。

第五步：自然養(yǎng)護(hù)。

4.2施工縫缺陷處理工藝

施工縫缺陷處理主要采用化學(xué)灌漿法，對于小于0.1mm的施工縫不進(jìn)行處理，大于0.1mm的施工縫進(jìn)行主要進(jìn)行化學(xué)灌漿法進(jìn)行處理。

4.2.1施工程序

縫面清理→打孔→埋設(shè)注漿針頭→封縫→檢查密封效果→配漿→灌漿→縫面處理→灌后檢查→質(zhì)量檢查與驗(yàn)收→養(yǎng)護(hù)

4.2.2處理方法

對于大于0.1mm的裂縫均采用直接化學(xué)灌漿處理方法，化學(xué)灌漿具體施工工藝如下：

A清縫。用角磨機(jī)磨除施工縫表面兩側(cè)殘?jiān)盎覊m，除去表面污物，為下一個(gè)工序作好準(zhǔn)備。

B打孔。灌漿孔的間距根據(jù)裂縫粗細(xì)和深淺而定，一般情況下灌漿孔的間隔為20～25cm。灌漿孔打在裂縫兩側(cè)10～15cm處，孔斜穿至裂縫。為了達(dá)到更好的處理效果裂縫兩側(cè)的孔交叉分布。

C埋設(shè)注漿針頭。在裂縫兩側(cè)打好的灌漿孔處埋設(shè)注漿針頭。再對埋設(shè)的注漿針頭做一些技術(shù)處理，防止注漿針頭在灌漿時(shí)產(chǎn)生漏漿現(xiàn)象。

D封縫。裂縫槽內(nèi)用封縫材料進(jìn)行封閉，防止灌漿時(shí)出現(xiàn)漏漿及封縫材料開裂。

E檢查密封效果。檢查注漿針頭及縫的密封效果，注漿針頭需重新封閉或更換注漿針頭；對于縫漏氣處需重新密封。

F灌漿材料配制。根據(jù)施工當(dāng)時(shí)的氣溫、濕度、溫差等當(dāng)?shù)貤l件，配置灌漿用的材料。

G灌漿。用專業(yè)的高壓灌漿設(shè)備進(jìn)行灌漿。待嵌縫環(huán)氧砂漿固結(jié)

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達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行灌漿，設(shè)計(jì)灌漿壓力暫定為0.3～0.5MPa，用壓力表進(jìn)行控制，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)結(jié)束灌漿。

H縫面處理。待漿液凝固后除去化學(xué)注漿針頭，灌漿孔表面采用環(huán)氧砂漿壓實(shí)抹平，確?；炷镣庥^質(zhì)量。

I灌后檢查。灌漿結(jié)束7天后，進(jìn)行壓水試驗(yàn)，28天后進(jìn)行縫面取芯劈拉試驗(yàn)，由設(shè)計(jì)或監(jiān)理確定檢查位置，鉆孔深度和角度同灌漿孔，以0.5MPa壓力水檢驗(yàn)，裂縫不吸水（透水率<0.3Lu）為合格，局部位置出現(xiàn)滲水，可作二次補(bǔ)強(qiáng)灌漿，直至合格為止，檢查孔應(yīng)控制在3%范圍內(nèi)；縫面取芯劈拉試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度≥2.0MPa為合格。

J.養(yǎng)護(hù)：養(yǎng)護(hù)7天。

預(yù)留孔洞缺陷處理工藝

孔洞修補(bǔ)要求孔洞內(nèi)部填充緊密，孔洞處理盡量避免損傷老混凝土，孔洞修補(bǔ)完成后外表面光滑平整。

.1施工程序

施工準(zhǔn)備→基面處理→材料拌制→材料填充→材料養(yǎng)護(hù)

.2處理方法

第一步：角磨機(jī)將孔洞口破損處處理至0.5～1cm深，將孔內(nèi)殘物清理干凈并清水濕潤。

第二步：根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際拌制修補(bǔ)材料。

第三步：人工將材料填充至孔內(nèi)并夯實(shí)。

第四步：孔內(nèi)密實(shí)后將修補(bǔ)區(qū)域刮平和老混凝土面形成一個(gè)平面。

第五步：自然養(yǎng)護(hù)。

4.4混凝土欠澆部位薄層貼補(bǔ)工藝

對欠澆混凝土缺陷處理，本著盡量不損傷老混凝土面、施工工藝簡單貼合施工實(shí)際的原則，主要采用薄層貼補(bǔ)法。如圖1所示。

.1施工程序

采用鋼絲刷、鏨子清除缺陷混凝土→沖洗基面→烘干基面→涂刷基液→填補(bǔ)修補(bǔ)材料→人工刮平→養(yǎng)護(hù)。

.2處理方法

第一步：打磨、沖洗混凝土表面使之清潔干燥；

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第二步：為確?；炷撩媾c環(huán)氧砂漿保持良好的粘結(jié)力，需先涂刷一薄層環(huán)氧基液，待基液用手觸摸有顯著的拉絲現(xiàn)象時(shí)再填補(bǔ)修補(bǔ)材料；

第三步：現(xiàn)場拌制修補(bǔ)材料，人工填補(bǔ)修補(bǔ)材料應(yīng)使其平整光滑。

第四步：修補(bǔ)完后，夏天采用遮陽防曬，冬天采用保溫被保溫，養(yǎng)護(hù)期為5～7天，養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不得受水浸泡和外力沖擊。

5結(jié)語

溪洛渡水電站右岸泄洪洞缺陷處理工作，根據(jù)不同施工方法和不同材料做了大量現(xiàn)場試驗(yàn)，為后期的混凝土缺陷處理奠定了良好的試驗(yàn)基礎(chǔ)。本人全程參與整個(gè)實(shí)驗(yàn)的始終，建議類似的工程需注意以下兩點(diǎn)：

（1）針對不同施工環(huán)境，施工前應(yīng)先進(jìn)行現(xiàn)場缺陷處理試驗(yàn)，考慮小規(guī)模試驗(yàn)到大規(guī)模處理的區(qū)別，施工方法操作上應(yīng)具有針對性。

（2）材料的選取上要結(jié)合經(jīng)濟(jì)、施工方法、現(xiàn)場環(huán)境等因素綜合考慮，不同的環(huán)境，材料的性能存在較大的差異。

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第三篇：溪洛渡水電站抗沖耐磨水泥混凝土性能試驗(yàn)研究

溪洛渡水電站抗沖耐磨水泥混凝土性能試驗(yàn)研究

來源：國家電力公司成都勘測設(shè)計(jì)研究院

2009年07月08日

前言

溪洛渡水電站裝機(jī)12600MW，位于四川省雷波縣和云南省永善縣接壤的金沙江溪洛渡峽谷，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙和改善下游航運(yùn)等綜合利用效益的特大型水利水電樞紐工程。溪洛渡水電站具有“高水頭、大泄量、窄河谷”特點(diǎn)，泄洪洞最大流速接近50m/s，泄洪功率約為9500MW，為二灘水電站的2.5倍。多年平均含沙量1.72 kg/m3，為二灘水電站的3倍多。壩址處多年平均推移質(zhì)輸沙量180萬t，多年平均懸移質(zhì)輸沙量2.47萬t。這樣大的挾沙水流通過電站泄洪排沙建筑物，對建筑物表面材料的磨損破壞是一個(gè)急待解決的技術(shù)問題。為此，本文結(jié)合溪洛渡水電站工程，對各種抗沖耐磨混凝土的特性進(jìn)行研究，從而優(yōu)選出抗沖耐磨性能優(yōu)良的材料供電站施工采用。2 影響混凝土抗沖耐磨性能的主要因素

混凝土是由膠凝材料和沙石骨料組成的多相復(fù)合材料。在懸移質(zhì)和推移質(zhì)泥沙的沖磨作用下，組成材料中抗沖耐磨性能較差的部分將首先被磨掉，抗沖耐磨性能較強(qiáng)的部分則凸現(xiàn)出來，并承受較多的沖磨作用。顯然，提高混凝土內(nèi)各組分的抗沖耐磨性能，提高耐磨性較高的組分在混凝土內(nèi)所占比例及改善各組分之間的界面結(jié)合狀況，都有利于混凝土抗沖耐磨性能的提高，其中水泥品種與骨料品種是影響混凝土抗沖耐磨性能的主要因素。2.1 水泥品種對混凝土抗沖耐磨性能的影響

水泥的各項(xiàng)力學(xué)性能，主要決定于組成它的礦物成分及其含量。對合成單礦物熟料的水泥進(jìn)行的相同稠度漿體的單礦物水泥石及沙漿的磨損試驗(yàn)結(jié)果表明，C3S抗沖磨強(qiáng)度最高，C2S的抗沖磨強(qiáng)度最低，C3A及C4AF的抗沖磨強(qiáng)度較接近。結(jié)合溪洛渡水電站的實(shí)際情況進(jìn)行的不同品種水泥的抗沖耐磨性能試驗(yàn)研究結(jié)果表明：在相同條件下，采用江津中熱525號水泥的混凝土抗沖耐磨性能優(yōu)于采用水城普硅525號水泥的混凝土。用單位強(qiáng)度的混凝土抗沖耐磨強(qiáng)度指標(biāo)來衡量，也可以得出這個(gè)結(jié)論。這是由于江津中熱525號水泥與水城普硅525號水泥相比，其C3S的含量較高、C2S含量較低的緣故。水泥的基本性能及不同品種水泥混凝土抗沖耐磨性能見表

1、表2。

2.2 骨料品種對混凝土抗沖耐磨性能的影響

一般情況下，挾沙石的水流首先將混凝土表面水泥石的分子與母體分離，使水泥石逐漸成凹坑，而骨料逐漸凸出來。在挾沙石水流的繼續(xù)沖擊下，凸出的骨料所承受的沖磨作用力大于凹陷下去的水泥石，因而骨料的品種以及骨料的自身耐磨性能對混凝土的抗沖耐磨性能的影響是不容忽視的。

溪洛渡水電站工程區(qū)域內(nèi)天然沙礫石質(zhì)次、量少，大壩混凝土需采用當(dāng)?shù)氐幕規(guī)r和玄武巖加工人工骨料。鑒于溪洛渡水電站的實(shí)際情況，對玄武巖和灰?guī)r人工骨料進(jìn)行了耐磨性能試驗(yàn)，并對不同品種人工骨料混凝土的抗沖耐磨性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

2.2.1 人工骨料的耐磨性能

采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)中C131和C535方法對灰?guī)r和玄武巖人工骨料分別進(jìn)行耐磨性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明（見表3）：灰?guī)r和玄武巖的磨損率均未超過ASTM標(biāo)準(zhǔn)中C131和C535的規(guī)定，不同粒徑的玄武巖耐磨性能都優(yōu)于相應(yīng)的灰?guī)r。在對ASTM標(biāo)準(zhǔn)中C131和C535方法進(jìn)行修改和補(bǔ)充的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了不同組合人工骨料的耐磨性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明（見表4）：玄武巖人工骨料的耐磨性能最好，灰?guī)r人工骨料的耐磨性能最差，玄武巖粗骨料與灰?guī)r細(xì)骨料組合的耐磨性能介于兩者之間。

2.2.2 不同品種人工骨料對混凝土抗沖耐磨性能的影響

在水泥品種及混凝土配合比相同的情況下，玄武巖混凝土的抗沖磨強(qiáng)度比灰?guī)r混凝土的提高1倍多。當(dāng)保持混凝土粗骨料品種（玄武巖）不變時(shí)，僅改變細(xì)骨料品種（將玄武巖人工砂代替灰?guī)r人工砂），混凝土抗沖磨強(qiáng)度提高73%；在保持細(xì)骨料品種（灰?guī)r）不變情況下，僅改變粗骨料品種（將玄武為巖代替灰?guī)r作粗骨料），混凝土的抗沖磨強(qiáng)度可提高28%。由此可見，骨料的品種對混凝土的抗沖耐磨性能具有顯著的影響，其中細(xì)骨料品種的影響要大于粗骨料品種的影響。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出（見表5），不同一試驗(yàn)條件下，骨料的耐磨性能與混凝土的抗沖磨強(qiáng)度有明顯的關(guān)系，耐磨性能好（骨料磨耗率?。┑墓橇希浠炷恋目箾_磨能力就強(qiáng)。對溪洛渡水電站有抗沖耐磨要求的部位，其混凝土應(yīng)選用玄武巖人工骨料。武巖人工骨料。

溪洛渡水電站抗沖耐磨混凝土的性能試驗(yàn)研究

減輕或防止推移質(zhì)及懸移質(zhì)破壞水工建筑物的途徑，可以從兩個(gè)方面著手：一是設(shè)計(jì)時(shí)，在工程布置和工程結(jié)構(gòu)上盡可能使水流順直，消能工應(yīng)避免采用使水流紊亂的結(jié)構(gòu)形式，以減輕推移質(zhì)的撞擊；二是在水工建筑物過流部位采用抗沖耐磨性能優(yōu)良的材料加以保護(hù)。針對溪洛渡水電站的實(shí)際情況分別進(jìn)行了玄武巖人工骨料混凝土、硅粉混凝土、聚丙烯纖維混凝土、鐵礦石混凝土和礦渣微粉混凝土抗沖耐磨性能的試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn)研究，推薦適合溪洛渡水電站的抗沖耐磨混凝土，以減輕和防止溪洛渡水電站水工建筑物發(fā)生沖磨破壞。

高速挾沙水流及推移質(zhì)沙石對混凝土材料的沖磨試驗(yàn)方法及抗沖磨性能的評定標(biāo)準(zhǔn)，至今未統(tǒng)一。為了客觀地評定各種抗沖耐磨材料的性能，采用了圓環(huán)法（以抗沖磨強(qiáng)度表示）、水下鋼球法（以抗磨損強(qiáng)度表示）、圓盤耐磨儀法（以耐磨硬度表示）和沖擊法（以抗沖擊韌性表示）等多種試驗(yàn)方法對混凝土抗沖耐磨性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。

3.1玄武巖人工骨料混凝土的抗沖耐磨性能

玄武巖人工骨料自身堅(jiān)硬致密（密度為2.96g/cm3，吸水率為0.52％），耐久性能好，其混凝土基本性能及抗沖耐磨特性見表6。試驗(yàn)表明，隨著混凝土水灰比的減小，玄武巖人工骨料混凝土的密實(shí)性提高，抗沖磨強(qiáng)度增大。但抗沖磨強(qiáng)度隨著水灰比減小逐漸增大的規(guī)律是有一定區(qū)限的。當(dāng)水灰比過小時(shí)，水泥漿過于黏稠，致使在相同坍落度條件下，混凝土內(nèi)水泥漿量過多，骨料含量相對較少，混凝土抗壓強(qiáng)度雖然有所增加，但抗沖磨強(qiáng)度反而可能下降。因此在抗沖耐磨混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，不能無限制地減小水灰比，否則不僅不能達(dá)到提高混凝土抗沖磨強(qiáng)度的目的，反而會產(chǎn)生浪費(fèi)水泥、增大混凝土發(fā)熱量及干縮率等一系列弊病。

3.2 硅粉混凝土的抗沖耐磨特性

硅粉的主要成分為無定形氧化硅，其顆粒為極細(xì)小的球形微粒，比表面積達(dá)20m2/g，具有很高的活性。試驗(yàn)研究表明：硅粉摻入混凝土中，可顯著改善水泥石的孔隙結(jié)構(gòu)，使大于320A的有害孔顯著減少，可使水泥石中力學(xué)性能較弱的Ca（OH）2晶體減少、C－S－H凝膠體增多；同時(shí)也可改善水泥石與骨料的界面結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了水泥石與骨料的界面黏結(jié)力，從而提高混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能。本次試驗(yàn)研究采用昆明鐵合金廠生產(chǎn)的硅粉，其SiO2含量為88.9%，密度為2.28g/cm。硅粉摻入混凝土的方法為內(nèi)摻法（取代同重量水泥），摻量分別為8%、10%和12%。與普通混凝土相比，摻8%硅粉時(shí)，抗壓強(qiáng)度增加4%左右；摻10%硅粉時(shí)，抗壓強(qiáng)度增加9%左右；摻12%硅粉時(shí)，抗壓強(qiáng)度增加18%左右。

由硅粉混凝土抗沖耐磨特性試驗(yàn)結(jié)果可以看出（見表7），硅粉混凝土與普通混凝土相比,抗沖磨強(qiáng)度明顯提高。摻8%硅粉時(shí)提高22%，摻10%硅粉時(shí)提高28%，摻12%硅粉時(shí)提高69%。加入硅粉能改善混凝土的抗沖耐磨性能是由于改善了漿體自身的抗磨性和硬度，以及水泥漿與骨料界面的黏結(jié)，從而使粗骨料在受到磨損作用時(shí)難以被沖蝕。由硅粉混凝土沖磨失重率與沖磨時(shí)間的關(guān)系曲線可見（見圖1），普通混凝土各時(shí)段的沖磨失重率明顯高于硅粉混凝土，在沖磨早期階段（水泥石磨蝕階段，見圖2），硅粉混凝土的抗沖磨強(qiáng)度較普通混凝土提高了78.0%－94.5%，摻入硅粉對混凝土水泥石抗沖磨強(qiáng)度的改善可見一斑。

3在沖擊荷載作用下，硅粉混凝土的能力比普通混凝土增加53.8%－200.0%，并隨著硅粉摻量的增加而增大。在模擬高速水流下推移質(zhì)對混凝土表面的沖磨情況下，硅粉混凝土的抗磨損強(qiáng)度較普通混凝土提高了78％～92％。由圓盤耐磨儀法試驗(yàn)結(jié)果來看，在同等條件下，硅粉混凝土的耐磨硬度比普通混凝土提高174％～246％。從硅粉混凝土的抗沖耐磨特性來看，摻入硅粉對混凝土整體抗沖擊能力的提高幅度要大于對混凝土表面抗沖磨能力的提高幅度，說明摻入硅粉有利于混凝土整體增強(qiáng)。

3.3 聚丙烯纖維混凝土的抗沖耐磨特性 在混凝土中摻入一定量的聚丙烯纖維具有防止或減少混凝土裂縫、改善混凝土長期工作性能、提高變形能力和耐久性等優(yōu)點(diǎn)，因而在工程上得到廣泛的應(yīng)用。本次試驗(yàn)研究采用四川華神建材有限公司研制開發(fā)的“好亦特”聚丙烯纖維，試驗(yàn)中聚丙烯纖維采用的三種摻量分別為0.6kg/m3、0.9kg/m3和1.2kg/m3。由聚丙烯纖維混凝土的基本性能可以看出（見表8），同不含纖維的普通混凝土相比，聚丙烯纖維混凝土的脆性指數(shù)有所降低，彈性模量降低，極限拉伸變形增大。聚丙烯纖維所具有的這些特征，有利于提高混凝土的延性，改善混凝土變形性能，這對約束混凝土裂縫的擴(kuò)展以及提高混凝土裂后的承載能力都起很大的作用?；炷恋氖湛s試驗(yàn)結(jié)果表明，摻入一定量的聚丙烯纖維可以明顯地減少混凝土的收縮變形，隨著纖維摻量的增加，其收縮變形減少的幅度加大。

從混凝土在高速挾砂水流下所測試驗(yàn)結(jié)果來看（見表

9、圖3），在混凝土中摻入一定量的聚丙烯纖維可以提高混凝土的抗沖磨強(qiáng)度（24％～45％），其抗沖磨強(qiáng)度隨著聚丙烯纖維摻量的增加而增大。由聚丙烯纖維混凝土抗沖磨強(qiáng)度時(shí)段曲線可以看出（見圖4），在沖磨的初期，由于聚丙烯纖維的摻入，水泥石的整體性能增強(qiáng)，抗沖磨強(qiáng)度提高了38．8％～69.4％。隨著磨蝕的不斷增加，混凝土中的骨料不斷裸露，骨料開始承擔(dān)著大部分的沖磨作用。由于兩種混凝土的骨料相同，此時(shí)聚丙烯纖維混凝土和普通混凝土兩者抗沖磨強(qiáng)度的差異逐漸減小，僅相差18.6%－31.4%。對聚丙烯纖維砂漿表面進(jìn)行的耐磨硬度測定結(jié)果表明，在同等條件下，聚丙烯纖維可使砂漿表面耐磨硬度提高37%。在沖擊荷載的作用下，摻入一定量的聚丙烯纖維可以明顯提高混凝土的抗沖擊韌性（提高26.9%－57.7%），并隨著摻量的增加而增大。