高速含沙水流建筑物抗磨蝕混凝土護(hù)面技術(shù)研究及應(yīng)用

1、嚴(yán)，嚴(yán)，摘要VV獨(dú)創(chuàng)性聲明本人所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)讎費(fèi)辱下進(jìn)行的#究工作及取得的成果。盡我所 知，除特別加以標(biāo)注的龍方外，論文中不隹含其他人的磺究成果與我一同工作的同 志對(duì)本文的研究工作和成果的任何貢釀均己在論文中#了明確的說明并已致謝。論文作錄名:年一月曰本論文及其相關(guān)資料若有不實(shí)之處，由本人承握一切相關(guān)責(zé)任論文作錄名:年一月曰本人在#嬅敢_警卞:鉺餱完虞學(xué)位諳文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸西安理工大學(xué) 所有，本人今后在使甩或發(fā)表該撬交糨屬德研裝敗容時(shí)，會(huì)注明面安理工大學(xué).本人 作為學(xué)位論文著作極撤有賽，翔瞻換權(quán)通安理！:大學(xué)擁有學(xué)位論文的都分使用權(quán)（在 以下CT中標(biāo)明，同輋俯謝 5本興意的dlTx”)，

2、?。罕救颂峤坏挠√薨婧碗?子鮮位論文，0學(xué)校可以來用影印、撤復(fù)制手段保存；.本人學(xué)位論文全部或部分內(nèi)容的公布（包括刊登授權(quán)西安理工大學(xué)研究生學(xué)脘辦理.保密柄學(xué)位論文在后，適用本我較鋃明）導(dǎo)師麟(：丨年曰M雕作者簽名5導(dǎo)師麟(：丨年曰M論文題目：高速含沙水流建筑物抗磨蝕混凝土護(hù)面技術(shù)研究及應(yīng)用 學(xué)科專業(yè)：水結(jié)構(gòu)工程 研究生：支拴喜 指導(dǎo)教師：陳堯隆教授摘要水利水電工程中普遍存在高速含沙水流的沖刷磨損及高速水流的空蝕對(duì)泄水建筑物 護(hù)面的破壞問題，影響建筑物使用的耐久性甚至威脅工程的安全運(yùn)行。長(zhǎng)期以來，這 問題困擾著水利水電工程的建設(shè)和運(yùn)行，尋求經(jīng)濟(jì)而有效的解決辦法，是多少年來技術(shù) 研究的重要課題。

3、本論文將對(duì)目前抗沖耐磨混凝土研究和應(yīng)用中所存在的問題、抗沖磨 規(guī)范所存在的問題、幾種抗沖磨混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)及工程應(yīng)用效果等進(jìn)行評(píng)述，從高速水 流的特點(diǎn)出發(fā)，認(rèn)為解決含沙高速水流的空蝕磨損問題是一個(gè)系統(tǒng)工程，除了選擇綜合 性能好的混凝土之外，還必須從設(shè)計(jì)、原材料選擇、配合比試驗(yàn)、施工藝與質(zhì)量控制 以及澆筑后養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程技術(shù)創(chuàng)新和系統(tǒng)控制，并且要針對(duì)高速水流的特點(diǎn)，采 用以防為主，以抗為輔的原則，才能經(jīng)濟(jì)而有效的解決這問題，提出了高速水流建筑 物護(hù)面抗沖耐磨混凝土應(yīng)該具備的性能。認(rèn)為混凝土的裂縫問題、混凝土的施工性能和 表面平整度問題，混凝土的整體性和均勻性問題、混凝土的再生不平整度問題、混

4、凝土 的養(yǎng)護(hù)問題等是除混凝土抗沖磨抗空蝕性能之外最重要的甚至較抗磨抗空蝕性能更為重 要的影響混凝土護(hù)面使用效果和使用壽命的關(guān)鍵因素。作者將這一思路應(yīng)用于混凝土 的試驗(yàn)研究和上百個(gè)實(shí)際工程的應(yīng)用中，取得滿意的使用效果，證明在解決這問題的 思路和方法是正確的。文內(nèi)對(duì)作者十幾年研制、改進(jìn)、完善的混凝土的定義、配合比 特點(diǎn)、硬化混凝土的性能、機(jī)理以及在工程中使用效果進(jìn)行介紹，說明混凝土是解決 水泥沙磨損、高速水流空蝕破壞的實(shí)用技術(shù)和攬子解決方案，是得到越來越多的水 利水電工程技術(shù)人員認(rèn)可并得到很多工程包括大型工程廣泛采用的水護(hù)面材料。其中混凝土表面的“再生不平整度”概念是作者首先提出的，目前的規(guī)范和工

5、程設(shè)計(jì) 中對(duì)新建工程護(hù)面的平整度要求很高，但對(duì)運(yùn)行后表面出現(xiàn)的再生不平整度的預(yù)防和控制 均未給予考慮，這是許多高速水流工程發(fā)生破壞的主要原因之一。關(guān)鍵詞：抗沖耐磨、混凝土、高速水流空蝕、泥沙磨損、再生不平整度摘要摘要techniques and package solution.lt is get more and more water conservancy & hydropower engineering technicians approved and obtained a lot of projects including major projects widely adopted i

6、n the hydraulic building surface material.One concrete suriace renewable not graining response teeling concept is firstly put forward. The present specification and engineering design in the new construction surface - graining response requires very high, but after running surface appears graining r

7、esponse of the prevention and control are not to be considered. This is one of the main reasons that many high-speed flow works occurred damage.Keywords: anti-scour and anti-abrasion; HF concrete, high-speed flow cavitations; sand wear, renewable not graining response 西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文目錄 TOC o 1-5 h z 中文

8、摘要1英文摘要2 HYPERLINK l bookmark3 o Current Document 研究目的、意義及學(xué)術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1-2第一章國(guó)內(nèi)外水抗沖耐磨護(hù)面材料應(yīng)用現(xiàn)狀和研究現(xiàn)狀11工程中應(yīng)用的水抗沖耐磨材料綜述11.1.1硅粉混凝土21. 1. 1硅粉混凝土的應(yīng)用21. 1. 2硅粉混凝土的缺點(diǎn)3 3硅粉混凝土缺陷產(chǎn)生的危害7 4硅粉混凝土應(yīng)用中出現(xiàn)的質(zhì)量問題實(shí)例9 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2纖維（鋼纖維、聚丙烯纖維類及玄武巖纖維）混凝土102. 1纖維混凝土及其特點(diǎn)101. 2. 2纖維硅粉混凝土的抗裂性能111. 2. 3纖維對(duì)

9、混凝土抗磨性能的影響13 3高強(qiáng)度或高性能混凝土 (含聚羧酸類高效減水劑混凝土）15 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 4鐵礦石（或鐵鋼砂）混凝土171.4. 1鐵礦石混凝土的定義171. 4, 2鐵礦石混凝土原材料技術(shù)指標(biāo)174. 3鐵礦石混凝土和易性差174. 4易子產(chǎn)生不均勻磨損17 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1. 4. 5鐵礦石混凝土不便大規(guī)模施工18 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 1. 4. 6鐵礦石混凝土的抗磨強(qiáng)度及抗沖擊強(qiáng)度較

10、高18 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2國(guó)內(nèi)抗磨蝕混凝土研究情況及存在問題181.2.1相關(guān)規(guī)范存在問題181.1將高強(qiáng)混凝土和高性能混凝土作為抗磨蝕混凝土191. 2. 1. 2抗磨指標(biāo)選取無具體要求201.3忽視抗裂性能的重要性211.4忽視施工性能和施工環(huán)節(jié)的重要性21 1.5試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)抗磨蝕混凝土的方法存在問題21 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1. 2. 2目前研究和應(yīng)用中存在問題211. 3小結(jié)24 HYPERLINK l bookmark14 o Current Doc

11、ument 1_ 3.1工程中使用的護(hù)面混凝土的缺點(diǎn)24 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 1. 3. 2研究中包括相應(yīng)的規(guī)范中存在的問題25 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第二章含沙高速水流對(duì)護(hù)面混凝土的要求和選擇護(hù)面混凝土的原則26 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 1水護(hù)面層混凝土幾種破壞形式及其對(duì)護(hù)面混凝土的要求27 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.1.1單純性沖刷破壞及其對(duì)護(hù)面

12、混凝土的要求27 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 1. 2單純性磨損破壞及其對(duì)護(hù)面混凝土的要求30 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 1. 3單純性空蝕破壞32 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 1.4混合性破壞34 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2含沙高速水流對(duì)抗沖耐磨混凝土護(hù)面混凝土的性能的要求352.1高速水流的特點(diǎn)352. 1. 1脈動(dòng)壓大是高速水流對(duì)護(hù)面影響較大的特點(diǎn)之2. 1.

13、2動(dòng)水壓力大和沖擊大是高速水流的又特點(diǎn)372. 1. 3空蝕破壞及其不可抗拒性是高速水流的另特點(diǎn)382. 2高速含沙水流的特點(diǎn)39 2. 3含沙高速水流對(duì)護(hù)面混凝土性能的要求402. 2. 3. 1解決泥沙磨損和空蝕破壞的途徑與抗磨蝕材料研究的思路402. 2. 3. 2優(yōu)良護(hù)面混凝土應(yīng)該具備的性能40 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 些高速含沙水流工程發(fā)生嚴(yán)重破壞的實(shí)例及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)422. 2. 4. 1劉家峽水電站泄水排沙建筑物概況42 2. 4. 2劉家峽水電站泄水排沙建筑物在運(yùn)行中的問題432. 2. 4. 3漫灣水電站水墊塘硅粉混凝土

14、的沖蝕磨損問題452. 2. 4. 4由工程發(fā)生破壞及維修實(shí)例所得到的啟示46 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 2. 3小結(jié)46 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第三章抗磨蝕混凝土的評(píng)價(jià)體系及評(píng)價(jià)方法探討48 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 1抗磨蝕混凝土材料的評(píng)價(jià)體系應(yīng)包括的內(nèi)容及要求48混凝土的抗壓強(qiáng)度48混凝土的抗磨強(qiáng)度48混凝土的抗空蝕強(qiáng)度481.4混凝土的整體強(qiáng)度481.5混凝土的均勻性49混凝土的施工性能49混凝土的抗裂性能49

15、混凝土表面體型及平整度491.9 耐久性1. 10適應(yīng)性或相容性、穩(wěn)定性11施工藝及其質(zhì)量保證體系3.2抗磨蝕混凝土試驗(yàn)方法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采納問題討論2.1混凝土抗磨蝕性能的表征值與測(cè)試方法 3.2.2抗磨蝕性能、耐磨性能、抗沖性能與抗空蝕性能的區(qū)別與聯(lián)系 3.2.3幾種性能評(píng)價(jià)、測(cè)試和比選方法2. 3.1混凝土的抗磨性能試驗(yàn)方法2. 3. 2抗空蝕性能的試驗(yàn)方法2. 3. 3混凝土抗沖性能的評(píng)價(jià)方法 3.2.4抗磨蝕性能的評(píng)價(jià)方法及抗磨蝕規(guī)范存在的問題 3.3室內(nèi)抗磨試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采納問題探討1小試塊與實(shí)際工程澆筑的混凝土之間存在“比尺效應(yīng)”3. 2環(huán)境條件差異造成的影響3. 3比選出的材料不一定

16、就能滿足工程要求 3.3.4采用工程類比選擇好的護(hù)面抗沖耐磨混凝土 3.4小結(jié)第四章混凝土的性能、機(jī)理及工程應(yīng)用1 混凝土的定義及其特點(diǎn)混凝土使用的原材料及其要求混凝土配合比設(shè)計(jì)中考慮的主要因素3.1提高水泥石的密實(shí)度和硬度 4.3.2骨料最大化設(shè)計(jì)原則3.3注意改善骨膠界面性能4.3.4最優(yōu)的細(xì)骨料間隙3.5注重骨料品種的選取3.6關(guān)于混凝土的塌落度選取問題3.7重點(diǎn)考慮混凝土的抗裂性能和施工性能3. 8 混凝土配合比中對(duì)于是否摻引氣劑問題的考慮混凝土主要性能4.4.1新拌混凝土的性能混凝土（砂漿）的抗壓強(qiáng)度與抗磨強(qiáng)度494949505050515152535354545555565657

17、n58595959596060606161616161644.3 粉煤灰砂漿水化放熱性能西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文 TOC o 1-5 h z 高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土的干縮64 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土抗沖耐磨機(jī)理655.1致密堅(jiān)硬的水泥石655. 2最大限度骨料含量664.5.3改善界面性能665. 4合理骨料間距674. 5_ 5合理選擇骨料67 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土防空蝕機(jī)理67 H

18、YPERLINK l bookmark39 o Current Document 4. 7 混凝土對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的要求697.1選擇抗磨抗空蝕性能和抗裂性能好的混凝土694- 7.2進(jìn)行抗裂設(shè)計(jì)69合理的混凝土設(shè)計(jì)厚度69混凝土的施工藝及其要求694. 7.4建立施工質(zhì)量控制及質(zhì)量保證體系694. 7.5按照混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行施工704. 7.6 按照混凝土的技術(shù)要求進(jìn)行施工73第五章混凝土在水利水電工程中的應(yīng)用概況75混凝土工程應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果75 混凝土在川、渝、黔和黃河梯級(jí)使用的工程統(tǒng)計(jì)753 高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土在工程中應(yīng)用的典型工程簡(jiǎn)介763. 1盤石頭水庫(kù)混凝土代替硅粉混凝土763.

19、 2針對(duì)紫坪鋪工程的幾種混凝土比較765.3.3四川青衣江上兩個(gè)工程使用不同混凝土的對(duì)比763. 4大河水電站與石板水電站混凝土與硅粉混凝土比較763. 5 混凝土解決大峽水電站閘墩普通混凝土裂縫問題773. 6彭水電站采用聚丙烯纖維混凝土解決普通混凝土裂縫問題11 3. 7 混凝土在實(shí)際工程中總體抗裂情況77 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 第六章混凝土典型工程應(yīng)用案例介紹801灘水電站1#泄洪洞維修工程混凝土與聚丙烯纖維硅粉混凝土比較801. 1基本情況802 1號(hào)泄洪洞的損壞情況81 HYPERLINK l bookmark42 o C

20、urrent Document 3修復(fù)工程821. 3. 1修復(fù)設(shè)計(jì)82 3. 2修復(fù)護(hù)面材料的調(diào)研選取與室內(nèi)和生產(chǎn)性對(duì)比試驗(yàn)82 3, 3 50混凝土與50聚丙烯纖維硅粉混凝土現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)83 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 3. 4修復(fù)過程及其存在的問題846.1.4灘電站1#洞發(fā)生嚴(yán)重破壞的原因分析856.1.5由灘電站泄洪洞的破壞及修復(fù)工程得到的啟示86 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 6.2李家峽、直崗拉卡與康楊電站混凝土與硅粉類混凝土的比較872. 1李家峽水電站泄水道破壞情況及

21、硅粉混凝土的使用情況872. 2直崗拉卡水電站50聚丙烯纖維硅粉混凝土的使用情況882. 2. 1施工過程控制886. 2. 2. 2混凝土養(yǎng)護(hù)控制886. 2. 2. 3混凝土的溫控措施886. 2. 2.4纖維硅粉混凝土的應(yīng)用效果886. 2. 3康揚(yáng)電站泄沖閘混凝土的應(yīng)用情況90 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 混凝土在西安黒河金盆水庫(kù)泄洪洞溢洪洞工程的應(yīng)用906.3.1金盆水庫(kù)泄洪洞及溢洪洞基本情況906.3.2設(shè)計(jì)要求906. 3. 3混凝土品種的選擇90 HYPERLINK l bookmark46 o Current Docum

22、ent 6. 3. 4混凝土配合比試驗(yàn)9試驗(yàn)用原材料916_ 3. 4. 2配合比及試驗(yàn)結(jié)果916. 3. 5 混凝土的抗空蝕性能及抗磨性能926. 3.6應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)比較936. 3. 7 結(jié)語946.4洪家渡水電站抗磨蝕混凝土試驗(yàn)研究946. 4.1 概述946. 4. 1.1泄洪建筑物設(shè)計(jì)概況946. 4.1. 2課題的來源和要求956. 4. 2抗沖耐磨混凝土性能要求966. 4. 3原材料品質(zhì)966. 4. 4抗沖耐磨混凝土配合比試驗(yàn)105 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 6. 4. 5室內(nèi)推薦的抗沖磨混凝土配合比及其物理力學(xué)性能

23、186室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)論1096. 4. 7 混凝土在洪家渡泄洪建筑物的使用效果1096.5小結(jié)110第七章結(jié)論和展望111致謝113參考文獻(xiàn)114附表博士學(xué)習(xí)期間發(fā)表的文章116西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文第一章水抗磨蝕護(hù)面材料應(yīng)用現(xiàn)狀和研究現(xiàn)狀第一章水抗磨蝕護(hù)面材料應(yīng)用現(xiàn)狀和研究現(xiàn)狀研究目的、意義及學(xué)術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)前言（研究目的、意義及學(xué)術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)）水利水電工程中普遍存在含泥沙(包括推移質(zhì))水流的沖刷磨損及高速水流的空蝕對(duì) 泄水建筑物護(hù)面的破壞問題，影響建筑物使用的耐久性甚至威脅工程的安全運(yùn)行。長(zhǎng)期以 來，這問題困擾著水利水電工程的建設(shè)和運(yùn)行，尋求經(jīng)濟(jì)而有效的解決辦法，是多年來 技術(shù)

24、研究的重要課題。近年來，隨著電力投資體制的改變和持續(xù)電緊缺局面的出現(xiàn)，帶 來了新的電建設(shè)熱潮，一大批巨型電站也相繼開建設(shè)，其中一些電站如小灣、龍灘、 拉西瓦、構(gòu)皮灘、溪洛渡、錦屏一、級(jí)、白鶴灘、糯扎渡等，其泄水建筑物泄水流速一 般均達(dá)4050/，泄水建筑物泄量大、泄流功率很大，流速高，這些都對(duì)這研究課題 提出了更高的要求，如何經(jīng)濟(jì)而有效的解決這問題，變得更為具體和迫切。在解決泥沙磨損和空蝕破壞的措施中，除從采取控制結(jié)構(gòu)體型、表面流線形和平整度 控制以及采用摻氣減蝕措施之外，選擇抗沖耐磨性能和抗空蝕性能好的護(hù)面材料，即選擇 抗磨蝕性好的材料，是工程中通常采用的措施之一。在眾多的抗磨蝕護(hù)面材料中，

25、抗磨蝕水泥基混凝土，以其造價(jià)低、施工簡(jiǎn)易并可大規(guī) ?？焖贊仓┕ひ约芭c可代替結(jié)構(gòu)混凝土或與結(jié)構(gòu)混凝土有良好結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，成為水利水 電泄過水及消能建筑物使用數(shù)量最多的材料。但這種被廣泛使用的材料，在以往流速低， 一般流速不大于40/的情況下，工程也屢屢發(fā)生破壞，些工程破壞還相當(dāng)嚴(yán)重。那么 面對(duì)更高的水流流速和巨量的消能要求，按照傳統(tǒng)的方法、使用傳統(tǒng)的混凝土材料、采用 傳統(tǒng)的規(guī)范和藝進(jìn)行澆筑的混凝土勢(shì)必造成更多更嚴(yán)重的破壞。分析研究傳統(tǒng)混凝土材 料使用中發(fā)生破壞的原因、找出目前國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域研究的不足和誤區(qū)，研究并開發(fā)出新 型的水抗磨蝕混凝土并澆筑出滿足設(shè)計(jì)要求和使用要求的混凝土護(hù)面，對(duì)解決常規(guī)工

26、程 高速水流空蝕和泥沙磨損問題，特別是滿足目前流速在40/以上的巨型水電工程泄洪消 能對(duì)護(hù)面材料的需要具有重要意義。本文從高速含沙水流的特點(diǎn)及其對(duì)護(hù)面混凝土性能的要求出發(fā)，提出了一套解決高速 含沙水流破壞問題的思路、方法和原則，按照這一方法，研究成功了混凝土技術(shù)，并將 其成功的推廣應(yīng)用在國(guó)內(nèi)近150個(gè)工程，這些工程包括：洪家渡水電站（壩高178)、劉家 峽水電站（147)、碧水電站（102)、光照（200)、瀑布溝（186)、大崗山導(dǎo)流洞（210) 等大型工程，其中包含40/以上的工程和泥沙磨損特別嚴(yán)重的工程，取得了良好的使用 效果?；炷敛⒈凰l規(guī)范和混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程推薦采納。目前，該項(xiàng)

27、技術(shù)己被越來越多的水利水電專家和技術(shù)人員接受，2006年被專家咨詢會(huì) 議推薦代替了深溪溝水電站導(dǎo)流洞鐵鋼砂混凝土，2008年被專家會(huì)議推薦代替向家壩導(dǎo)流 洞鐵鋼砂混凝土，2006年作為唯一不摻硅粉的混凝土品種進(jìn)入到糯扎渡水電站抗沖耐磨混 凝土的比選方案中，比選結(jié)論認(rèn)為混凝土可以使用于該工程。2007年被專家推薦作為溪 洛渡水電站和錦屏級(jí)水電站的抗磨蝕混凝土試驗(yàn)方案中的混凝土。因此，混凝土技術(shù) 以及我們解決高速含沙水流問題的思路和方法已得到越來越多專家的認(rèn)可和工程使用。 研究工作及學(xué)術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)：*提出一套全新的解決高速含沙水流建筑物混凝土護(hù)面技術(shù)，其使用的最大流速已達(dá) 42/，超出了水建筑物抗沖磨

28、、防空蝕混凝土技術(shù)規(guī)范使用于流速不超過40的限值并取得成功。這技術(shù)已經(jīng)得到工程界的廣泛認(rèn)可和采納。得到水閘設(shè)計(jì)規(guī) 范和混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程的推薦使用。*開發(fā)出了一種抗沖、耐磨防空蝕性能好的混凝土技術(shù)，其抗沖、耐磨和防空蝕方 面的使用性能優(yōu)良，尤其是抗裂性能非常顯著。解決了“無混凝土不裂”的技術(shù)難點(diǎn)， 在推廣使用的許多工程中克服了裂縫問題。至今己有包括洪家渡、瀑布溝、深溪溝、 大崗山、瀘定等大型工程在內(nèi)的近150個(gè)工程的應(yīng)用。并已引起些國(guó)內(nèi)巨型水電 程的興趣。在分析總結(jié)了國(guó)內(nèi)水護(hù)面產(chǎn)生嚴(yán)重破壞原因的基礎(chǔ)上，從高速含沙水流的特點(diǎn)出 發(fā)，提出了抗磨蝕混凝土的研究和選用中應(yīng)遵循以防為主、以抗為輔的原則

29、。認(rèn)為高速含沙水流護(hù)面混凝土的性能不單單是抗磨、抗空蝕性能，還應(yīng)該包括混凝土 的施工性能、施工技術(shù)和質(zhì)量控制措施、混凝土的均勻性和抗裂性，以及混凝土表面 平整度和再生不平整度。其中些性能在防止護(hù)面嚴(yán)重破壞方面較之抗空蝕性能和抗 磨性能更為重要。*在國(guó)內(nèi)首次提出“護(hù)面再生不平整度”概念，指出了再生不平整度是些工程產(chǎn)生嚴(yán) 重破壞的原因之一。提出了從混凝土配合比和施工等方面對(duì)再生不平整度控制的方 法。首次提出混凝土表面的干燥失塑問題及其對(duì)護(hù)面的危害。_指出了抗磨蝕規(guī)范所存在的問題是：過分追求抗壓強(qiáng)度、對(duì)耐磨指標(biāo)無具體要求 無選取方法和標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)護(hù)面混凝土的評(píng)價(jià)體系不完善（以混凝土的抗磨性能代替混凝 土

30、的抗沖和抗空蝕性能)、試驗(yàn)方法不科學(xué)等，這是許多工程護(hù)面混凝土嚴(yán)重裂縫甚 至產(chǎn)生嚴(yán)重破壞的根源。規(guī)范中提出的“流速和水流空化數(shù)越小，要求護(hù)面混凝土設(shè) 計(jì)采用越高的抗壓強(qiáng)度，作者認(rèn)為這解決高速含沙水流對(duì)護(hù)面磨損和空蝕破壞問題 的思路是錯(cuò)誤的；規(guī)范中對(duì)護(hù)面混凝土耐磨指標(biāo)的選用未提出具體遵循的辦法和標(biāo) 準(zhǔn)，導(dǎo)致些工程選用混凝土標(biāo)準(zhǔn)過高，而另些工程選用混凝土標(biāo)準(zhǔn)過低。過高選 擇會(huì)導(dǎo)致工程護(hù)面不經(jīng)濟(jì)，過低選擇，會(huì)導(dǎo)致工程維修周期短、維修費(fèi)用大或直接影 響工程巨大的興利效益和工程的安全。規(guī)范混淆混凝土耐磨強(qiáng)度和混凝土表面耐磨強(qiáng) 度，造成對(duì)護(hù)面混凝土的研究和選用出現(xiàn)混亂。提出護(hù)面混凝土選擇中應(yīng)遵循有效性、適

31、用性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性原則，并提出了具體 選擇中應(yīng)考慮的因素。*對(duì)混凝土護(hù)面評(píng)價(jià)體系問題進(jìn)行了探討，認(rèn)為混凝土護(hù)面的評(píng)價(jià)體系包括評(píng)價(jià)參數(shù)集 合的確定、權(quán)重大小，測(cè)試方法等，對(duì)護(hù)面混凝土的研究和選取具有重要意義。第一章水抗磨蝕護(hù)面材料應(yīng)用現(xiàn)狀和研究現(xiàn)狀 1.1工程中應(yīng)用的水抗磨蝕護(hù)面材料綜述水抗磨蝕護(hù)面材料系指抗水流泥沙磨損及抗高速水流空蝕破壞的材料。在我國(guó)先后 研究和使用的護(hù)面材料有多種，分為無機(jī)抗磨蝕材料、有機(jī)抗磨蝕材料以及其它材料包括 鋼板、鋼軌、條石、鑄石板等。有機(jī)材料有環(huán)氧樹脂砂漿及混凝土，不飽和聚酯樹脂砂漿及混凝土，丙烯酸環(huán)氧樹脂 砂漿及混凝土，聚氨酯砂漿（混凝土）等。其中環(huán)氧砂漿是應(yīng)

32、用較多的有機(jī)材料。一般 來說有機(jī)材料的抗磨性能和抗空蝕性能表現(xiàn)優(yōu)良，但由于有機(jī)材料價(jià)格高，有毒性，施工 復(fù)雜，對(duì)基面要求高，固化受氣溫及環(huán)境的影響大，不易保證質(zhì)量，盡管其抗沖磨性能優(yōu) 良，但其共有的缺點(diǎn)阻礙了其大面積的推廣應(yīng)用，近年來，隨著環(huán)氧材料的研究進(jìn)展，環(huán) 氧的毒性降低、施工性能改善，己被用做較大面積的修補(bǔ)工程上。但有機(jī)材料包括環(huán)氧砂 漿在內(nèi)，由于放熱問題、與基底混凝土結(jié)合性差以及造價(jià)等問題，至今均作為薄層抹面使 用（厚度520)，主要用于水泄水建筑物小范圍破壞的修補(bǔ)和對(duì)嚴(yán)重裂縫混凝土護(hù) 面的補(bǔ)強(qiáng)防護(hù)上。中國(guó)水利水電科學(xué)院近年開發(fā)研究聚脲彈性體噴涂料，室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果和 小范圍的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，表

33、明這種材料抗磨抗空蝕性能也不錯(cuò)，但目前還沒有大面積使用成功 的工程實(shí)例。多年來，在工程中應(yīng)用數(shù)量大的主要是無機(jī)類材料，一般的認(rèn)為，無機(jī)抗磨蝕護(hù)面材 料主要為水泥基類砂漿和混凝土，包括普通高強(qiáng)混凝土及砂漿，高強(qiáng)硅粉砂漿及混凝土， 高強(qiáng)硅粉鐵礦石混凝土及砂漿，高強(qiáng)硅粉鑄石混凝土及砂漿，高強(qiáng)硅粉鋼纖維混凝土。些 工程還使用了摻膨脹劑的硅粉混凝土、鋼纖維硅粉混凝土、聚丙烯纖維硅粉混凝土，個(gè)別 工程使用了鐵鋼砂（鐵礦石）混凝土，有些工程還使用了普通高強(qiáng)度混凝土或摻聚羧酸類 高效減水劑（或稱超塑化劑）高強(qiáng)度混凝土。由于無機(jī)材料造價(jià)低，施工操作方便，許多情況下可與建筑物一次澆筑成型，可就近 取材并可進(jìn)行大規(guī)

34、?？焖偈┕ぃ@些優(yōu)點(diǎn)，使無機(jī)材料被大量而廣泛的應(yīng)用于新建工程和 沖坑較大的維修工程中。水利水電工程中普遍使用的水泄水建筑物護(hù)面材料，特別是些流速很高的工程， 已經(jīng)或準(zhǔn)備采用的護(hù)面材料，一般來說是在這研究領(lǐng)域大家公認(rèn)的和普遍被接受的材 料，應(yīng)該代表目前最成熟的最高的研究水平和研究成果。*溪洛渡水電站導(dǎo)流洞在施工中使用了硅粉混凝土，在泄洪洞設(shè)計(jì)使用50鋼纖維硅粉混 凝土,泄洪洞設(shè)計(jì)也為50硅粉混凝土。*小灣水墊塘護(hù)面也使用了50硅粉（另摻鋼纖維、微纖維）混凝土。糯扎渡水電站在抗磨蝕混凝土對(duì)比試驗(yàn)方案中，采用了包括混凝土在內(nèi)的多種摻加 不同種類纖維的硅粉混凝土，設(shè)計(jì)強(qiáng)度955。施工采用了聚丙烯纖維混

35、凝土。*構(gòu)皮灘水電站使用了 50聚丙烯纖維混凝土。武漢大學(xué)研究了采用超塑化劑、引氣劑、 磷礦渣粉、硅粉、聚丙烯纖維復(fù)摻的方法配制5012200。溝皮灘泄洪洞實(shí)際施工 釆用了 50 8150普通混凝土。向家壩水電站導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)中用了 40鐵礦石混凝土，專家咨詢會(huì)議建議改為混凝土。*三峽水電站分別使用了特種鋼板、硅粉混凝土、鋼纖維硅粉混凝土（疊梁門槽）及羧 酸類高效減水劑混凝土。* 2006年完成的紫坪鋪水利樞紐工程，采用了硅粉料漿摻拌、摻適量鋼纖維、添加高效 減水劑混凝土。*武都水庫(kù)泄水建筑物設(shè)計(jì)(：960硅粉混凝土。*小浪底水電站使用50和70硅粉混凝土。*龍灘水電站使用了50硅粉混凝土和50普

36、通混凝土。*洪家渡、瀑布溝、大崗山、深溪溝、瀘定、彭水、草街、劉家峽等使用了混凝土?？梢钥闯觯瑖?guó)內(nèi)大型水電站對(duì)硅粉混凝土、硅粉纖混凝土、纖維混凝土、鐵礦石混凝 土、混凝土均有采用。其共同的特點(diǎn)是強(qiáng)度在5070以上，摻合料為硅粉、磨細(xì) 礦渣、粉煤灰單摻或復(fù)摻，些工程慘用了纖維。也有使用鋼板作護(hù)面和用鐵礦石作骨料 的。以下對(duì)這些混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單評(píng)述。1. 1桂粉混凝土 1. 1. 1. 1桂粉混凝土的應(yīng)用硅粉又叫硅灰或微硅粉或)，是業(yè)電爐在高溫熔煉業(yè)硅 及硅鐵的過程中，隨廢氣逸出的煙塵經(jīng)除塵器收集處理而成。是逸出的煙塵中所含的顆粒 度非常小的煙灰，平均粒度約0.3叫，02含量約占煙塵總量的9

37、0%。將硅粉作為摻合料 使用的水泥混凝土，稱為硅粉混凝土，早期硅粉的摻量一般占膠材用量的1020%，后 來由于造價(jià)、裂縫和施工難度大的問題，硅粉摻量降低至510%。對(duì)硅粉的研究和應(yīng)用首先是挪威和瑞典等國(guó)家，在港口碼頭、北海油田及地下礦井中 部分采用了硅粉混凝土。1982年，挪威在伏諾維斯壩上正式采用了硅粉混凝土筑壩，1983 年美國(guó)用硅粉混凝土修補(bǔ)了奧里夫尼河上的卡查壩消力池，效果良好。我國(guó)80年代末90 年代初，以南京水科院、北京水科院為代表的許多科研院所都先后進(jìn)行了硅粉混凝土的研 西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文西安理工大學(xué)博士學(xué)位論文第一章水抗磨蝕護(hù)面材料應(yīng)用現(xiàn)狀和研究現(xiàn)狀第一章水抗磨蝕護(hù)面材料

38、應(yīng)用現(xiàn)狀和研究現(xiàn)狀第一章水抗磨蝕護(hù)面材料應(yīng)用現(xiàn)狀和研究現(xiàn)狀究工作并將硅粉混凝土應(yīng)用于水抗沖耐磨、防空蝕護(hù)面混凝土中mm。如果按現(xiàn)有規(guī) 范規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)比選，硅粉類混凝土（含硅粉纖維混凝土、膨脹劑或減縮劑類 硅粉混凝土)在室內(nèi)所表現(xiàn)的和易性好以及良好的抗壓抗拉強(qiáng)度、抗磨性能和抗空蝕性能， 是工程界普遍認(rèn)可的。因此，80年代末90年代初至今，硅粉類混凝土在水電工程中得到 了普遍的采用，其使用的廣度及使用工程量是其它任何抗磨蝕材料所未有過的。使用硅粉 類混凝土的工程包括龍羊峽水電站，李家峽水電站、灘水電站、公伯峽水電站、劉家峽 水電站，隔河巖水電站，漫灣水電站、龍頭石水電站、小灣水電站水墊塘

39、、溪洛渡水電站 導(dǎo)流洞、石板水水電站等許多工程。黃河小浪底水利樞紐設(shè)計(jì)使用70萬3硅粉混凝土3， 其中70混凝土 30萬3,其余為50混凝土；灘電站在兩個(gè)泄洪洞及水墊溏均使用 硅粉混凝土作護(hù)面，設(shè)計(jì)強(qiáng)度為50。2005年頒布的水混凝土抗沖磨防空蝕技術(shù)規(guī) 范2005-265 ，以下簡(jiǎn)稱抗磨蝕規(guī)范，亦將硅粉混凝土作為主要的首選抗磨蝕材 料?；炷林亓卧O(shè)計(jì)規(guī)范5108-19995，在11.5.8條規(guī)定“高速水流區(qū)的混凝土 應(yīng)該采用具有抗沖耐磨性的低流態(tài)高強(qiáng)度混凝土或高強(qiáng)硅粉混凝土,當(dāng)采用耐磨材料襯護(hù) 時(shí)，應(yīng)與混凝土可靠結(jié)合”。在其條文說明中的第7.3.3條“對(duì)易發(fā)生空蝕的部位或區(qū)域， 采用防空蝕性

40、能好的材料，如采用高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)硅粉混凝土、高強(qiáng)硅粉鋼纖維混凝 土 ?！币?guī)范的推薦和多年來人們的習(xí)慣，使得許多新建工程包括些大型工程均在采用硅粉 混凝土。大型工程規(guī)模大投資高、泄水單寬流量大、流速高、泄水功率巨大，工程難度太、 技術(shù)要求高，工程選擇護(hù)面材料的性能和技術(shù)水平的要求也高，往往會(huì)受到國(guó)內(nèi)各方面的 廣泛關(guān)注和重點(diǎn)研究，因此，各個(gè)時(shí)期修建的大型水電工程所用材料，必然是當(dāng)時(shí)公認(rèn)的 最好的材料。從近期些流速很大的巨型電站如小灣水電站、溪洛渡水電站，在設(shè)計(jì)和施 中所使用了硅粉類混凝土,這也能從一個(gè)側(cè)面反映了硅粉混凝土代表了目前國(guó)內(nèi)抗沖耐 磨混凝土技術(shù)的研究與應(yīng)用水平。1.1.1. 2硅粉混凝

41、土的缺點(diǎn)盡管硅粉混凝土受到工程界的廣泛研究和采用，但是，硅粉混凝土在工程的實(shí)際使用 中所暴露出一些問題也不能不得引起重視：其一，是混凝土的千縮裂縫問題未能解決。據(jù)國(guó)內(nèi)許多科研單位如北京水科院結(jié)材所， 南京水科院結(jié)材所，西勘院水科所，甘肅電研究所等單位的研究資料，硅粉混凝土的干 縮率尤其是早期干縮率較大，使硅粉混凝土在應(yīng)用中易于出現(xiàn)千縮裂縫，影響其整體強(qiáng)度 和使用效果，這問題在施工后早期加強(qiáng)灑水養(yǎng)護(hù)可以有所減小，但在許多工程施工中裂 縫仍不可避免。如龍羊峽、李家峽水電站泄水建筑物在建設(shè)中以及后來的維修工程中應(yīng)用 硅粉混凝土也出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂縫問題，見圖6-4。某工程兩條泄洪洞中均出現(xiàn)較嚴(yán)重的裂 縫

42、，有些板體中（8 14)出現(xiàn)78條裂縫，見圖1-1。其，硅粉混凝土在施工中存在早期塑性干縮和干燥失塑問題。塑性干縮是指混凝土 施：筑過程中，在混凝土凝結(jié)前，當(dāng)表層水份的蒸發(fā)速度大于混凝土的泌水速度時(shí)，混 凝土表面失水產(chǎn)生的收縮，混凝土面出現(xiàn)干縮龜裂。泌水速度越小，塑性干縮越嚴(yán)重。硅 粉混凝土塑性干縮比較嚴(yán)重，主要原因是由于摻入硅粉后，混凝土幾乎不產(chǎn)生泌水。而 由塑性收縮問題的存在，在蒸發(fā)量比較大的環(huán)境中作面后的硅粉類混凝土往往龜裂，不規(guī) 則裂紋遍布外表?；炷帘砻媸€會(huì)引起另外一方面的問題，即混凝土表面的干燥失塑問題。干燥 失塑是指混凝土泌水性小，混凝土表面砂漿層在蒸發(fā)作用下，很容易出現(xiàn)干燥

43、、發(fā)硬失去 了塑性的現(xiàn)象，些情況下甚至出現(xiàn)混凝土表面曬干發(fā)白現(xiàn)象。干燥失塑問題使硅粉混凝 土的作面施工難度很大，大多數(shù)情況下表面無法抹光至設(shè)計(jì)要求的平整度，干燥失塑還會(huì) 造成混凝土施工中的層面的弱化甚至冷縫問題。干燥失塑問題，在許多高強(qiáng)度混凝土（尤 其是摻合料比較細(xì)的混凝土）中均會(huì)發(fā)生，對(duì)混凝土護(hù)面抗空蝕性能影響極大，目前，這 一問題還沒有得到工程界足夠的重視。圖1-1某工程泄洪洞硅粉混凝土的裂縫 Fig 1-1 Profile of dragon lifting head section oi spillway tunnel圖1-2某工程泄洪洞出口硅粉混凝土的不均勻磨損和施工冷縫 F i g

44、 圖1-2某工程泄洪洞出口硅粉混凝土的不均勻磨損和施工冷縫 F i g 2 on silica flour concretes face,the non-uniform attrition and constructs the cold crack圖1-3某工程泄洪洞出口硅粉混凝土的不均勻磨損（再生不平整度）Figi-3 Some project soiliway tunnel,ti5s the non-uniform attntion on silica flour圖1-4某工程硅粉混凝土的裂縫及底板沖刷破壞圖concretes faceFig. concretes faceFig. 1 -

45、4 The fig about the crack of silicon powder concrete and the eroding breakage of the motherboard in one project加料過程煩瑣，影響施工進(jìn)度。硅粉堆積容重小，造成運(yùn)輸費(fèi)用高、需要的堆存空間 大有些地?zé)o法滿足要求或攪拌樓上無堆存或加料、分裝稱量困難、攪拌加料速度慢(如 果每次攪拌一方至三方混凝土，需加入的硅粉量約30100，按每袋包裝10計(jì)算， 需加310袋，人工拆袋并稱重，需要的時(shí)間就很多，必然影響施工進(jìn)度。而硅粉顆粒細(xì)， 易于飛揚(yáng)會(huì)造成使用過程粉塵大，不利于文明施工。其四，水化熱放熱速

46、度很快，易于出現(xiàn)溫度裂縫。硅粉顆粒小活性高，澆筑后的混凝 土水化反應(yīng)很快，混凝土較早的達(dá)到溫峰，混凝土易于出現(xiàn)早期溫度裂縫，加上施工中塑 性干縮裂縫，成為降溫過程的誘導(dǎo)裂縫，加重了硅粉混凝土表面裂縫的形成。針對(duì)硅粉混凝土的裂縫問題，國(guó)內(nèi)許多單位進(jìn)行了大量研究，其中一些單位加聚丙烯 纖維、玄武巖纖維、鋼纖維等提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸以期解決硅粉混凝土的裂 縫問題，有些單位加膨脹劑或減縮劑以期補(bǔ)償收縮硅粉混凝土的干縮，還有加聚合物膠乳 于硅粉混凝土中等等,但最終均沒有完全解決硅粉混凝土的裂縫問題。(其原因待后分析)。在一些養(yǎng)護(hù)條件好或蒸發(fā)量小的環(huán)境（如平面澆筑或洞內(nèi)澆筑），硅粉混凝土也有沒

47、有發(fā)生裂縫的工程，但是，這些沒有出現(xiàn)裂縫的工程中仍然有些工程發(fā)生了破壞，如龍 頭石水電站導(dǎo)流洞等。盡管硅粉混凝土在應(yīng)用中存在這么多的問題，使用硅粉混凝土的工程大多都出現(xiàn)了裂 縫或嚴(yán)重裂縫，一些工程還產(chǎn)生了嚴(yán)重的水毀事故。目前，許多工程己經(jīng)放棄硅粉類混凝 土改用其它的護(hù)面混凝土，但許多人包括規(guī)范在內(nèi)，仍然相信硅粉混凝土在室內(nèi)良好的表 現(xiàn)而不改變對(duì)其看法，有一些工程，正在使用或在設(shè)計(jì)中己經(jīng)確定采用硅粉類混凝土。為 了降低硅粉混凝土的缺陷，硅粉的摻量一般由原來的1520%降低至58%。硅粉摻量的 改變，使硅粉混凝土的有關(guān)缺陷有所改善，隨之硅粉混凝土在試驗(yàn)室條件下的一些優(yōu)點(diǎn)也 大打折扣，5%摻量時(shí)硅粉

48、混凝土的抗磨抗空蝕性能較普通混凝土稍有提高。硅粉混凝土缺陷產(chǎn)生的危害圖1-5某工程水墊塘底板50圖1-5某工程水墊塘底板50硅粉混凝土的表面 Fig. 1-5 The surface of silicon powder concrete which is in the motherboard oi water pillow pond in one project ，-#，黎、:次t ,*WV，-#，黎、:次t ,*WV- *:圖1-6典型的硅粉混凝土斜表面（過水后的某水電站消力池尾坎表面）ng. 1 f he declining surface of the typical silicon p

49、owder concrete (The surface of trail ndge which is in removing power oond of one hydropower station after whicn the water flows)表面平整度差的混凝土，對(duì)于混凝土的抗磨性能也有影響，因?yàn)?，表面的不平整，?huì) 造成近壁水流流態(tài)紊亂，對(duì)混凝土形成不均勻磨損和淘刷，同時(shí)，會(huì)引起水流中推移質(zhì)在 混凝土表面的跳躍、沖砸，加大對(duì)混凝土的沖刷磨損的沖角和磨損速度。質(zhì)量均勻性差的 混凝土，在水流的沖刷磨損作用下，耐磨性差的部位易于磨損形成凹坑，耐磨性能好的部 位不易被磨下而形成突起，這種

50、不平整也會(huì)引起空蝕破壞。劉家峽水電站左泄水道檢修門 前產(chǎn)生的空蝕破壞，就是由于普通混凝土在泥沙磨損和沖刷作用下產(chǎn)生的再生不平整度引 起的空蝕使鋼襯發(fā)生破壞引起的。硅粉混凝土的裂縫會(huì)影響混凝土的整體強(qiáng)度?，F(xiàn)在有些人認(rèn)為沒有不裂的混凝土，硅 粉混凝土的裂縫對(duì)其抗磨抗空蝕性能影響不大，可以放心使用。但從抗磨蝕混凝土護(hù)面的 運(yùn)行環(huán)境和水流條件尤其是高速水流的特性以及對(duì)護(hù)面層的作用機(jī)理，從硅粉混凝土的實(shí) 際應(yīng)用效果來分析，不難發(fā)現(xiàn)這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的。硅粉混凝土應(yīng)用中出現(xiàn)的質(zhì)量問題實(shí)例龍羊峽水電站是應(yīng)用硅粉混凝土比較早的大型高壩工程之一，硅粉混凝土在施工中產(chǎn) 生了嚴(yán)重的裂縫問題161，投入應(yīng)用以后，第一次過

51、水就產(chǎn)生了破壞，較大面積的混凝 土護(hù)面被沖掉，最大沖坑達(dá)2. 5。魯李家峽水電站在幾孔泄水道上也使用了硅粉混凝土。97年施工，硅粉混凝土裂縫比 較嚴(yán)重，在先后采用硅粉混凝土進(jìn)行維修幾次，均未解決裂縫問題。2004年重新進(jìn)行維修，業(yè)主邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)四家科研単位在泄水中孔進(jìn)行対比試驗(yàn)，以 選擇好的技術(shù)和材料，結(jié)果四家澆筑的混凝土均出現(xiàn)了裂縫。四川紫萍鋪水利樞紐的泄洪洞，使用50的硅粉混凝土，結(jié)果也發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了嚴(yán)重的 裂縫問題，盡管采用了更換中熱水泥、加強(qiáng)溫控措施和養(yǎng)護(hù)措施，摻加聚丙烯纖維 等但混凝土裂縫依然嚴(yán)重，其后就裂縫的處理和表面的修復(fù)，花費(fèi)的費(fèi)用達(dá)幾千萬元。*尼那水電站使用40硅粉混凝土，標(biāo)段的硅粉

52、混凝土裂縫嚴(yán)重，施工后使用有機(jī)化 學(xué)材料對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿處理，花費(fèi)了大量的資金。后來，標(biāo)段的硅粉混凝土被改為 40混凝土，2002年混凝土施工完畢，未發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生，至今運(yùn)行良好。*小浪底水利樞紐孔板(導(dǎo)流)洞閘室以下洞身段、排沙洞明流段、明流洞和溢洪道70 高標(biāo)號(hào)硅粉混凝土施工過程中，盡管采用了嚴(yán)格的防裂措施，盡管混凝土在溫度變化 小濕度大的地下洞室澆筑，混凝土都有不同程度的裂縫出現(xiàn)，裂縫寬度一般在0.48，最大寬度2,裂縫平均長(zhǎng)度4。*飛來峽水利樞紐溢流面硅粉混凝土也產(chǎn)生了裂縫“由于樞紐位于北江干流中下游段，洪水期水流中含有較多的砂和河床推移物，加上溢流壩泄洪時(shí)水流流速大，給泄水建筑物帶來沖刷

53、和沖磨問題。為解決此問題，經(jīng)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)決定在飛來峽水利樞紐工程的溢流面及船閘輸水廊道等水流沖刷部位，采用外摻15%硅粉劑抗沖磨混凝土。在實(shí)施過程中，溢流面普遍出現(xiàn)裂縫。因此應(yīng)在枯水季節(jié)，對(duì)溢流面檢查分析，視需要進(jìn)行加固?！痹摴こ趟玫墓璺蹌┚褪悄暇┧圃貉芯康墓璺蹌┗炷撂砑觿垺Ｇ嗑雍诫姽こ淌褂玫墓璺刍炷烈伯a(chǎn)生了較多裂縫。寶珠寺水電站使用的硅粉混凝土也產(chǎn)生了較嚴(yán)重的裂縫*三甲水電站、大河家水電站、峽村等水電站采用硅粉混凝土均出現(xiàn)了較嚴(yán)重的裂縫問 題，混凝土施工困難，混凝土表面平整度很差，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的平整度。*公伯峽水電站泄洪洞最大泄水流速40/,采用高標(biāo)號(hào)硅粉混凝土澆筑。由于種種原 因該

54、建筑物混凝土出現(xiàn)了裂縫，挑流鼻坎出現(xiàn)表面龜裂現(xiàn)象嚴(yán)重，后來，為了保證 程安全，對(duì)較大的裂縫進(jìn)行了化學(xué)灌漿處理，對(duì)于裂縫分布多、龜裂嚴(yán)重的部位，采 用鑿除35表面混凝土，再用聚合物砂漿回填修補(bǔ)的方法處理，見圖1-8。由水電 三局承擔(dān)具體的維修工程。圖1-8公伯峽水電站泄洪洞硅粉混凝土裂縫化灌處理及龜裂面鑿除修補(bǔ)處理Fig. 1-6 The declining sunace of the typical silicon powder concrete (The surface of trail ndge which is m removing power pond of one hydropowe

55、r station after which the water flows)*景洪電站“景洪電站使用35普通混凝土外摻硅粉混凝土，2004年3月開始澆筑右 沖沙閘底孔壩段壩體，5月1213, 22日先后檢查發(fā)現(xiàn)兩批裂縫：間距36不等， 延伸高度12澆筑層（36)寬0.3，縫深10新疆烏魯瓦提水電站硅粉混凝土的裂縫問題。灘電站泄洪洞硅粉混凝土裂縫嚴(yán)重，發(fā)生嚴(yán)重破壞（破壞情況和原因下文分析)。 通電站硅粉混凝土大面積護(hù)面沖刷殆盡。*綿羊三江電站30普通混凝土發(fā)生破壞后采用40硅粉混凝土修復(fù)，盡管流速不大， 兩年后仍然發(fā)生嚴(yán)重破壞?？梢韵嘈?，由于護(hù)面裂縫的存在，隨著時(shí)間的推移，由于裂縫而引起的鋼筋銹

56、蝕 問題、凍脹問題（護(hù)面空鼓，如李家峽泄水道護(hù)面)，鋼筋疲勞斷裂問題、透水問題 和高速水流入縫引起護(hù)面席卷性破壞問題將越來越多。1.1.2纖維（鋼纖維、聚丙烯纖維類及玄武巖纖維）混凝土纖維混凝土及其特點(diǎn)在混凝土中加入一定量的纖維拌制的混凝土稱纖維混凝土。可以加入混凝土的纖維包 括：鋼纖維、聚丙烯纖維、碳纖維、耐堿玻璃纖維、玄武巖纖維等。一般來說摻入聚丙烯纖維后，混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度會(huì)顯著提 高，抗拉強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土提高1230%,極限拉伸應(yīng)變提高3749%，斷裂能提高3368%;缺點(diǎn)是摻入纖維后，混凝土的和易性降低，施工難度増加，尤其是泵送混凝土，慘 入纖維會(huì)影響泵送性能（摻

57、入鋼纖維對(duì)泵送性能影響最大，一般均要求使用最大粒徑為 20的級(jí)配混凝土)；其次，摻入聚丙烯纖維，混凝土的抗壓強(qiáng)度會(huì)有所降低。近年來， 些單位認(rèn)為纖維可以提高混凝土的抗磨性能，將纖維混凝土作為抗磨和抗空蝕混凝土推 廣應(yīng)用；還有些單位將纖維用于硅粉混凝土，希望改善或消除硅粉混凝土的干縮裂縫問 題。以下根據(jù)我們近年來的研究成果和許多工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，就纖維對(duì)硅粉混凝土的抗裂性 能和抗磨性能的影響作以分析說明。 纖維硅粉混凝土的抗裂性能在試驗(yàn)室條件下，摻加纖維的硅粉混凝土具有不俗的表現(xiàn)：具有較高的抗拉強(qiáng)度和極 限拉伸值，其抗拉強(qiáng)度一般可較不摻纖維的混凝土提高抗拉強(qiáng)度20%左右，并有較大的極 限拉伸值，單從

58、這些試驗(yàn)結(jié)果來看，具有較高的抗拉強(qiáng)度和極限拉升值的硬化無裂縫的纖 維硅粉混凝土，應(yīng)該具有較高的抗拉裂性能和抗折性能，其抗裂性能應(yīng)該很好，這種纖維 硅粉混凝土是種比硅粉混凝土更優(yōu)的選擇。因此，一些單位在硅粉混凝土中摻入鋼纖維、 聚丙烯纖維或其它種類的纖維，以期通過提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和極限拉伸值來提高硅粉 混凝土的抗裂性能。但實(shí)際使用效果并不象試驗(yàn)室那樣好，加了纖維的硅粉混凝土和高強(qiáng) 普通混凝土依然開裂嚴(yán)重。為什么在試驗(yàn)室表現(xiàn)良好的纖維硅粉混凝土在實(shí)際工程應(yīng)用中 仍然會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫問題呢？實(shí)際上,前面己說過，硅粉混凝土本身在試驗(yàn)室的條件下，其各項(xiàng)性能也是很優(yōu)良的， 但在實(shí)際施工中，表現(xiàn)出了施工

59、困難，難于作面、易于產(chǎn)生裂縫的問題，這也許就是試驗(yàn) 室標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和小試件難于模仿大環(huán)境大規(guī)模施工的情況所造成的。盡管硅粉混凝土中摻入 纖維人們的感覺和預(yù)期不錯(cuò)，試驗(yàn)室研究中的表現(xiàn)也不錯(cuò)，但從機(jī)理上講，在硅粉混凝土 中加入纖維并沒有改變硅粉混凝土易于干縮和干燥失塑的機(jī)理，因此，其實(shí)際工程應(yīng)用的 表現(xiàn)也與硅粉混凝土有相似之處，裂縫問題并沒有大的改善。首先，加入纖維不能改變硅粉混凝土易于出現(xiàn)塑性龜裂的問題：由于硅粉混凝土的干 縮是由于加入混凝土中的硅粉顆粒很細(xì)，比表面積大，對(duì)水有很強(qiáng)的吸附作用，加入硅粉 的混凝土幾乎不泌水，施工中當(dāng)表面水份蒸發(fā)時(shí)，內(nèi)部的水份不能及時(shí)對(duì)表面的失水予以 補(bǔ)充，造成混凝土表

60、面一定深度的水泥漿發(fā)干變硬，出現(xiàn)塑性收縮，形成龜裂并使混凝土 作面困難甚至無法作面。纖維的加入，顯然沒有改變混凝土的泌水性能，因而也就不能改 變硅粉混凝土的塑性干縮、干燥失塑問題和施工作面困難的問題。往往，在一些情況下， 纖維的加入會(huì)形成成相反的作用：纖維的加入，混凝土中的砂漿和水泥漿不易出漿，表面 砂漿層相對(duì)較薄，由于砂漿含水較混凝土含水量大，砂漿層變薄，意味著混凝土表面附近 供蒸發(fā)的水分減少，表面的干裂更為嚴(yán)重。由于混凝土在塑性階段強(qiáng)度還未形成，纖維在 混凝土中不能承擔(dān)拉應(yīng)力，對(duì)塑性干縮變形無法產(chǎn)生作用。另方面，加入纖維，不能改變硅粉混凝土干縮率大，易于出現(xiàn)干縮裂縫的問題：在 混凝土干燥失