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碾压混凝土抗冲耐磨性能试验研究及应用

高建山，张国慧

（中国水利水电第十六工程局有限公司 福建 福州 350003）

摘要：结合新疆某水利枢纽RCC大坝工程实际情况，对添加HF和硅粉常态混凝土及碾压混凝土的力学、抗冲磨等性能进行了测试和对比，提出在碾压混凝土中掺入HF和硅粉后同样可以满足抗冲磨等性能，并且可以节省原材料、简化施工工艺，降低水化温升，预防表面裂缝；同时，抗冲磨碾压混凝土具有干缩率小、施工简便、造价低等优点，建议在水利工程碾压混凝土大坝中直接使用碾压混凝土作为抗冲磨混凝土。

关键词：碾压混凝土 抗冲耐磨 试验研究 前言

新疆某水利枢纽大坝为碾压混凝土重力坝，混凝土材料分区见图1；泄水建筑物表孔溢流面混凝土表层50cm采用常态二级配作为抗冲磨混凝土，与之相接的是2.5m厚三级配变态混凝土和三级配碾压混凝土，混凝土配合比见表2；在国内类似工程施工中，通常采用常态混凝土和碾压混凝土同步上升或常态后浇的浇筑方式。常态混凝土由于水泥用量高，硬化过程中混凝土产生的水化热温升比碾压混凝土的高，容易产生不同的温度梯度而引起应力裂缝。本工程通过对碾压混凝土和常态混凝土的抗冲磨性能比对研究，提出了在碾压混凝土坝型中采用碾压混凝土直接作为抗冲磨混凝土的建议。

抗冲磨常态混凝土1:1表1 某勘测设计院科研所RCC与CC抗冲磨性能比较成果

胶材总量混凝土类型 常态 水灰比 0.34 粉煤灰掺量（%） （Kg） 30 371 28d 38.1 90d 46.3 h/（kg.m） 0.814 2：变态混凝土E碾压混凝土651.633650.733Ⅴ区变态砼1：20

图1 典型溢流面混凝土分区图

抗压强度（Mpa） 28d抗冲磨强度 28d单位磨损kg/(m.h) 1.228 2碾压 0.38 30 290 37.1 45.2 1.076 0.929 表2 某工程溢流面常态抗冲磨混凝土配合比原材料用量表（kg）

混凝土标号 R90400W8F300 级配 二 水灰比 0.33 水 120 水泥 煤灰 291 73 砂 576 小石 517 中石 784 HF 6.55 减水剂 2.545 引气剂 0.036 说明：原材料与3.1相同 2 试验方案

2.1 采用同一材料分区的碾压混凝土配合比，在保持原参数不变的条件下中直接掺入HF、硅粉； 2.2 在灰浆中加入HF、硅粉，应用于变态混凝土； 3 试验原材料及配合比 3.1 试验用原材料

⑴水泥：天山水泥厂“特供”P·O42.5普通硅酸盐水泥，其基本性能见表3，SEM分析微观测试见图2，从SEM看出：特供水泥颗粒大小差别较大，粗细的均匀一致性不如普通水泥，最大粒径可以达到70μm，颗粒表面更加粗糙，颗粒形状呈现多棱型，增加了水化反应活性点；

图2 “特供”P·O42.5水泥颗粒形貌SEM照片

⑵粉煤灰：石河子Ⅰ级灰，密度2.19，细度7.0%，含水率0.3%，需水量比93%，化学指标见表3，SEM分析微观测试见图4，从SEM看出：石河子粉煤灰存在大量的球型微珠，微珠完整无破损，最大颗粒小于50μm，未燃烧的碳颗粒和杂质比较少；

图4 石河子粉煤灰颗粒形貌SEM照片

⑶细骨料：天然砂FM2.7，表观密度2660 kg/m，吸水率1.3%，石粉含量5.2%， ⑷粗骨料：片麻花岗岩轧制的人工骨料,表观密度2680 kg/m，吸水率1.0%； ⑸外加剂：FDN缓凝高效减水剂,PMS-NEA3引气剂； ⑹HF抗冲耐磨剂,检测结果见表5；

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⑺硅粉：烧失量3.1%，细度8% ，含水率0.4% ，活性指数＞113% ，化学检测结果见表3，从SEM分析微观测试可见：硅粉形状呈现规则的球状，表面光滑，细度高，最大颗粒直径一般小于10μm，大部分颗粒直径在3~5μm， SEM微观测试见图4；

图4 硅粉颗粒形貌SEM照片 表3 原材料的部分化学成份检测结果

材料名称 特供P.O42.5水泥 石河子Ⅰ级粉灰 硅 粉 CaO 59.1 6.77 1.0 SiO2 21.1 34.5 93 Al2O3 5.3 / 0.88 NaO 0.52 1.3 / K2O 0.80 1.2 / MqO 2.03 2.68 1.3 SO3 1.91 1.08 1.72

Fe2O3 6.62 / 0.44 表4 水泥的物理性能检测结果

密度水泥品种 (g/cm) 3比表面积(m/kg) 2标准稠度 凝结时间（h:min） 初凝 终凝 抗压强度(MPa) 3d 28d 90d 抗折强度(MPa) 3d 28d 90d