黄河龙口水利枢纽工程抗冲磨混凝土试验研究

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发布时间：2021-09-17

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黄河龙口水利枢纽工程抗冲磨混凝土试验研究
王瑛金琼杨海宁周洁
摘要泄水建筑物的磨蚀问题是龙口水利枢纽工程的一个技术问题，利用工程现场使用的砂石骨料，并用铁矿石
替代部分人工碎石，或用硅粉替代部分水泥，并掺入纤维来配制抗冲磨混凝土。结果表明，两种方法均可配制出满
足设计要求的抗冲磨混凝土。
关键词抗冲磨混凝土配合比强度龙口水利枢纽
中图分类号TV43 文献标识码A 文章编号1007—6980(2011)02—0057．03
自1995年开始，对龙口水利枢纽工程混凝土配
合比试验做了大量的试验研究，对龙口抗冲磨混凝
土也进行了初步研究，成果表明：利用灰岩人工砂
石骨料配制的混凝土28 d抗冲磨强度仅为
3 h／(g·emI2)左右，利用天然砂配制的混凝土28 d
抗冲磨强度可达到6～8 h／(g·em )。但当时设计并
未提出抗冲磨强度指标，到了2005年龙口水利枢纽
工程招标设计阶段，设计提出混凝土90 d抗冲磨强
度要达到12．0 h／(g·cmI2)，显而易见，之前的成果
根本不能满足这一要求。为解决这一问题，试验采
用铁矿石(小石)来部分替代人工碎石(小石)，用以
提高混凝土的抗冲磨性能。研究结果表明：利用天
然砂、人工碎石与铁矿石的混合石配制的混凝土28
d抗冲磨强度可达到11～13 h／(g·emI2)，可以满足
设计要求；2O09年4月龙口水利枢纽蓄水安全鉴定
专家意见，要求设计对龙口右岸消能建筑物过流面
尤其是高流速区过流面存在较严重抗冲磨问题的区
域面层混凝土进行进一步研究。根据龙口现场混凝
土骨料、胶凝材料以及外加剂等实际情况，在原试
验的基础上补充有关抗冲磨混凝土试验。
1 用铁矿石替代部分人工碎石的抗冲磨混
凝土配合比试验
本次试验选用的材料有(1)3种水泥：抚顺中
热42．5水泥、抚顺抗磨42．5水泥、大同普硅42．5
水泥。(2)粉煤灰：神头二电厂生产的I级粉煤灰。
(3)细骨料：大东梁天然砂。(4)粗骨料：20～40
mnq的中石采用三道沟东侧石料厂的人工碎石、
5～20 mm的小石采用安徽省无为县蛟矶磨料磨具
厂的铁矿石。(5)外加剂：江西武冠新材料股份有
限公司生产的WG—HEA抗裂型防水剂和北京翰苑
技术开发公司生产的MPAE引气剂；江西省萍乡市
联友建材有限公司生产的HC—HJ高效减水剂和
HC—F弓I气剂。(6)纤维：天津市思腾纤维科技开
发有限公司生产的聚丙烯改性亲水纤维。
根据设计指标的要求，利用以上的原材料，采
用正交设计进行}昆凝土配合比优化组合试验。通过
对试验数据的综合分析，得出以下结论：(1)混凝
土中掺入一定的聚丙烯纤维，可降低混凝土的静力
抗压弹性模量，提高混凝土的极限拉伸值，即可提
高混凝土的抗裂性能。(2)采用铁矿石部分替代人
工碎石，可提高混凝土的抗冲磨强度。由于设计对
混凝土的抗冲磨强度要求较高，而混凝土的抗冲磨
强度又与铁矿石的质量有很大关系，因此建议要严
格控制铁矿石的选择。(3)采用抚顺抗磨水泥配制
的混凝土与其它两种水泥配制的混凝土相比，用水
量大，水泥用量也增大，但其抗压强度却明显小于
后两者的抗压强度，其抗冲磨强度也没有优势；因
此，建议混凝土配合比中未推荐抚顺抗磨水泥配制
的混凝土。针对不同部位优选出混凝土配合比试验
结果见表1。
对溢流面、闸墩、导墙、底孔周围、护坦等(
45r2~)建议选择Mll、M15、M25、M29。对蜗壳周围
( dOF50W6)建议选择M8、M11、M22、M25。对排沙
洞周围(C~45F50W6)建议选择M8、M22。
2 用硅粉替代部分水泥的抗冲磨混凝_}：配
合比试验
利用天然砂、人工碎石与铁矿石的混合石配制
的混凝土28 d抗冲磨强度可达到11～13 h／(g·
cm -2)，可以满足设计要求，但由于铁矿石产量有
限且价格上涨，无法满足工程需要；因此根据
2009年4月龙口水利枢纽蓄水安全鉴定专家意见，
要求设计对龙口右岸消能建筑物过流面，尤其是高