2.4 溪洛渡泄洪洞抗冲磨硅粉混凝土研究

溪洛渡水电站可研和设计阶段的抗冲磨混凝土试验成果表明，受原材料、水胶比、胶材用量等因素的影响，抗冲磨混凝土绝热温升偏高，对混凝土的抗裂性非常不利。为解决抗冲磨混凝土用水量高、绝热温升偏高的问题，根据2010年5月31日—6月1日泄洪洞龙落尾段施工工艺咨询会的要求，开展中热和低热水泥，不同减水剂抗冲磨混凝土配合比性能比较试验，进一步降低混凝土单位用水量和胶凝材料用量。溪洛渡试验中心根据《泄洪洞龙落尾段（C₉₀60F150W8）抗冲磨混凝土试验大纲》要求，进行了抗冲磨混凝土性能试验研究。

2.4.1 原材料

2.4.1.1 水泥

采用华新水泥昭通厂生产的堡垒牌 P·MH42.5 中热水泥、四川嘉华水泥厂生产的嘉华牌P·LH42.5低热水泥、湖南石门特种水泥有限公司生产的霸道牌P·LH42.5低热水泥、四川峨胜股份有限公司生产的峨胜牌P·LH42.5低热水泥，水泥品质检测结果见表2.42～表2.44，品质检测结果均满足GB 200—2003《中热硅酸盐水泥 低热硅酸盐水泥 低热矿渣硅酸盐水泥》技术要求。

2.4.1.2 粉煤灰

采用云南曲靖Ⅰ级粉煤灰，检测结果见表 2.45，其品质检测结果满足金沙江溪洛渡工程标准《混凝土用粉煤灰技术要求及检验》CTGPC·XLD 02的技术要求。

2.4.1.3 砂

采用水电八局中心场人工骨料加工系统生产的玄武岩人工砂，其品质检测结果满足金沙江溪洛渡工程标准《混凝土用细骨料技术要求及检验》（CTGPC·XLD 04）的技术要求，检测结果见表2.46。

2.4.1.4 粗骨料

采用水电八局中心场人工骨料加工系统生产的玄武岩人工碎石，室内进行筛洗后进行试验，检测结果均满足金沙江溪洛渡工程标准《混凝土用粗骨料技术要求及检验》CTGPC·XLD 03的技术要求，检测结果见表2.47。

2.4.1.5 外加剂

采用上海马贝公司生产的X404和江苏博特外加剂厂生产的JM-PCA减水剂，引气剂采用浙江龙游外加剂厂生产的 ZB-1G。其检测结果均满足金沙江溪洛渡工程标准《混凝土用外加剂技术要求及检验》（修订）的技术要求，检测结果见表2.48。

2.4.1.6 硅粉

采用重庆富祥金属纤维有限公司生产的硅粉，其品质检测结果满足溪工建技〔2009〕152号《溪洛渡水电站混凝土用硅粉技术要求》的规定，检测结果见表2.49。

2.4.1.7 PVA纤维

采用江苏能力科技有限公司提供的KS-1500型改性PVA纤维，是一种高强度高弹性模量改性聚乙烯醇纤维，其性能指标见表2.50。

2.4.2 不同胶凝材料组合水化热试验

试验采用华新P·MH42.5中热水泥，嘉华、石门、峨胜三个厂家的P·LH42.5低热水泥，分别进行掺与不掺5%硅粉+30%粉煤灰组合水化热试验，试验结果见表2.51、图2.2和图2.3。

图2.2 掺硅粉及粉煤灰水化热曲线图

图2.3 纯水泥水化热曲线图

从表2.51及图2.2和图2.3可见：

（1）纯水泥样品：低热水泥的3d和7d水化热较中热水泥平均降低23.9%和18.7%。

（2）水泥65%+粉煤灰30%+硅粉5%组合：3d、7d龄期，低热水泥水化热较中热水泥平均降低29.0%、30.0%；与纯水泥样品的水化热变化规律基本一致。

（3）掺5%硅粉+30%粉煤灰后，中热水泥的3d、7d水化热分别减小56kJ/kg、60kJ/kg，约降低23.2%、21.7%；低热水泥水化热平均值分别减小52kJ/kg、73kJ/kg，约降低28.4%、32.6%。其中石门水泥水化热较低，四川嘉华水泥水化热较高。

综上所述，在相同龄期条件下，低热水泥水化热较中热水泥约低20%左右；掺5%硅粉+30%粉煤灰后，低热水泥水化热较中热水泥约低 30%左右。说明使用低热水泥对降低混凝土水化温升比较有利。

2.4.3 外加剂掺量优选

试验采用0.33水胶比、粉煤灰掺量30%、砂率32%、二级配混凝土，坍落度控制90mm～110mm，含气量控制3.0%～4.0%；掺硅粉5%+掺PVA纤维0.9kg/m³；减水剂掺量由低到高取 0.7%、0.8%、0.9%，直至混凝土拌合物出现泌浆、板结为止，并根据混凝土性能试验结果确定减水剂最佳掺量。混凝土拌合物试验结果和混凝土强度试验结果见表2.52～表2.54。

从表2.52可知：

（1）在相同水胶比条件下，混凝土拌合物用水量随减水剂掺量增加而减少，减水剂每增加 0.1%，单位用水量减少 1～2kg/m³。峨胜低热水泥混凝土拌合物用水量相对较低，为108kg/m³，华新中热、嘉华和石门低热水泥混凝土拌合物用水量基本相当，为115～116 kg/m³。

（2）采用X404减水剂，石门低热水泥减水剂掺量由0.6%增加至0.8%时，混凝土拌合物出现轻微板结、泌浆现象，嘉华、峨胜低热水泥与华新中热水泥混凝土外加剂掺量可增加至0.9%～1.0%；采用JM-PCA减水剂，峨胜低热水泥减水剂掺量由0.6%增加至0.8%时，混凝土拌合物出现轻微板结、泌浆现象，其他三种水泥混凝土减水剂掺量可增加至0.9%～1.0%。

（3）外加剂掺量优选试验结果表明，不同品种水泥在外加剂掺量达到0.8%时，混凝土拌合物用水量基本达到最小用量，即使减水剂掺量增加至 0.9%，对混凝土拌合物用水量也影响不大，并且混凝土拌合物出现不同程度板结、泌浆现象，所以将减水剂掺量确定为 0.8%，并采用0.8%掺量进行不同水泥混凝土拌合物的坍落度和含气量损失试验，结果见表2.53。

从表2.53可知，在相同减水剂掺量条件下，采用X404减水剂，不同品种水泥1h混凝土拌合物坍落度损失率为38.7%～45.3%，含气量损失率为21.6%～35.9%；采用JM-PCA减水剂，不同品种水泥 1h 混凝土拌合物坍落度损失率为 33.3%～54.0%，含气量损失率为 25.0%～31.6%。不同品种水泥之间坍落度和含气量经时损失差异不大。

从表2.54可知，相同水泥使用不同厂家减水剂混凝土的抗压强度发展规律基本一致；3d、7d、28d和90d龄期，中热水泥混凝土抗压强度发展系数为0.45、0.63、1.00和1.14，低热水泥混凝土抗压强度发展系数为0.33、0.54、1.00和1.19。试验结果表明，中热水泥混凝土早龄期强度发展系数大于低热水泥混凝土，到28d、90d时两种水泥混凝土的抗压强度发展系数基本相当。

2.4.4 溜槽混凝土试验

采用华新中热水泥、嘉华低热水泥、石门低热水泥、峨胜低热水泥四种水泥，水胶比0.33 （平行进行水胶比0.31和0.35的嘉华低热水泥混凝土性能试验），粉煤灰掺量30%，硅粉掺量5%，改性PVA纤维0.9kg/m³，二级配混凝土，坍落度控制90～110mm，含气量控制3.0%～4.0%。

2.4.4.1 混凝土拌合物试验

混凝土拌合物试验结果见表2.55。从表2.55可知，溜槽混凝土拌合物在达到控制要求的坍落度范围时，峨胜低热水泥混凝土用水量较其他三种水泥约低8～10kg/m³。

2.4.4.2 强度

试验采用表2.55中混凝土拌合物成型强度试件，试验结果见表2.56。

从表2.56可知，各水泥混凝土28d龄期抗压强度结果即可满足C₉₀60F150W8设计要求。

2.4.4.3 抗冻

工程抽检地下洞室混凝土抗冻63组，抗冻结果均满足设计要求。检测结果见表2.57。

2.4.4.4 自生体积变形

混凝土自生体积变形结果见表2.58、图2.4。从表2.58、图2.4可知，不论采用X404减水剂，还是采用JM-PCA减水剂，不同品种水泥混凝土自生体积变形均呈收缩趋势，49d龄期，不同水泥混凝土自生体积变形值在-14.29×10^-6～-33.64×10^-6变化；自生体积变形值峨胜低热水泥最小（-14.29×10^-6），其他由小到大依次为石门低热水泥（-20.39×10^-6）、嘉华低热水泥（-20.54×10^-6），华新中热水泥收缩最大（-29.43×10^-6）。

图2.4 不同品种水泥混凝土自生体积变形曲线图（X404）

2.4.5 泵送混凝土试验

采用嘉华低热水泥进行水胶比0.31、0.33、0.35，粉煤灰掺量30%，硅粉掺量5%，改性PVA纤维0.9kg/m³，二级配混凝土，坍落度控制160～180mm，含气量控制3.0%～4.0%。

2.4.5.1 泵送混凝土拌合物试验

泵送混凝土拌合物试验结果见表2.59。从表2.59可知，在相同水胶比条件下，采用不同减水剂泵送混凝土用水量基本一致。

2.4.5.2 强度

混凝土强度试验结果见表2.60，采用不同减水剂泵送混凝土抗压强度基本相当。