摘要:文中介紹了水工混凝土的沖磨破壞機理及研究現(xiàn)狀，結合張峰水庫杭沖磨混凝土配合比試臉對杭沖磨混凝土的原材料選用進行分析，通過原材料優(yōu)選研制出了經(jīng)濟合理滿足設計要求的杭沖磨混凝土。
關鍵詞:杭沖磨;原材料;性能
水工抗沖磨混凝土不同于普通混凝土，它是以抵抗含砂石、高速水流沖磨破壞為目的的特種混凝土。據(jù)調(diào)查，我國運行中的大壩泄水建筑物有70%由于高速含砂水流的沖刷磨損和空蝕作用，存在不同程度的沖磨破壞問題，導致建筑物過流面表層大面積剝蝕破壞，甚至有嚴重的安全隱患。如何獲得力學性能穩(wěn)定，具有較高的抗沖磨強度和較好的沖擊韌性的抗沖磨混凝土，一直是我國水工混凝土材料領域研究的重要課題。
1 水工混凝土沖刷磨損機理
水流中的懸移質(zhì)泥砂顆粒較小，在高速水流的紊動作用下與水充分混合，非常均勻地與水流一起運動，在移動過程中觸及建筑物過流面時對混凝土產(chǎn)生磨損、切削和沖撞。隨著磨損剝離程度的增加，過流面產(chǎn)生凹凸不平的磨損坑，高速水流受到擾動進而加劇沖磨破壞的進程，并同時產(chǎn)生空蝕破壞。水流中的推移質(zhì)在高速水流作用下以滑動、滾動及跳動等方式與過流面產(chǎn)生滑動摩擦和沖擊砸撞，在撞擊區(qū)形成很高的局部應力，當應力超過混凝土內(nèi)聚力時，發(fā)生局部破壞。
2 水工抗沖磨混凝土研究現(xiàn)狀
為提高水工混凝土的抗沖磨、空蝕能力，20世紀60,70年代多采用高分子材料護面，但由于其存在與基底混凝土溫度適應性不好，容易開裂脫落且有毒性、污染環(huán)境、施工不便等缺點，80年代以來國內(nèi)多家科研單位先后開展了無機膠凝材料類的水工泄水建筑物抗沖磨混凝土研究和應用，主要有:硅粉混凝土、纖維增強混凝土、粉煤灰混凝土、鐵鋼砂混凝土等。經(jīng)過十幾年的工程實踐，硅粉混凝土抗沖磨性能良好，技術指標超過高分子材料。
3 原材料選用分析
混凝土是一種以膠凝材料、水、砂石骨料及摻合料、外加劑混合形成的一個多相體，決定這種多相體的抗沖磨主要有兩個方面的性能，一個是組成材料本體的抗沖磨性能，另一個是各種材料相互結合是否牢固的性能。后一個性能可以用混凝土的強度代表，而提高本體材料抗沖磨性能需要采用堅硬的骨料。
水泥混凝土強度的提高，其主要影響因素在于膠凝材料活性及水灰比。通過選用高標號水泥、高活性超細粉材料、超細磨礦渣粉材料、優(yōu)質(zhì)粉煤灰等摻合料增強膠凝材料活性。在保證混凝土的耐久性、經(jīng)濟性和體積穩(wěn)定性的基礎上，選用高效減水劑、引氣劑等外加劑。
4 工程實例
張峰水庫位于山西省晉城市沁水縣沁河干流上，水庫大壩采用粘土斜心墻堆石壩，大壩高72.2 m，總庫容3.92億m3，泄水建筑物有導流泄洪洞和滋洪道，導流洞斷面大流速為29m /s,滋洪道斷面大流速為31m/ s，平均含砂量為5.54 kg/m3,
4.1 技術要求
張峰水庫泄水建筑物有導流泄洪洞和溢洪道，設計要求:導流泄洪洞強度等級C40，抗凍等級F150，抗沖磨強度大于0.8 h/(叼‘)，骨料要求二級配，建議摻鐵礦石、硅粉;滋洪道強度等級C35，抗凍等級F150，抗沖磨強度大于0.75 h(kg/m')，骨料要求二級配，建議摻硅粉。
4.2 水泥的選用
在高性能水工抗沖磨混凝土的配置中，水泥是主要的膠凝材料，它的優(yōu)質(zhì)與否直接影響抗沖磨混凝土物理力學性能和耐久性。由于水泥在棍凝土中的重要性，要求使用高強度等級水泥，以減少水泥用量。通常高性能水工抗沖磨混凝土應首選純硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥也可以，水泥標號宜選用42.5級水泥。初選三種水泥，依據(jù)(硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175-1999進行檢驗，物理力學性能試驗結果見表1，從表中可以看到三種水泥的物理力學性能指標均符合國家標準。經(jīng)過對比篩選，采用邯鄲P.O 42.5進行抗沖磨混凝土試驗。
關鍵詞:杭沖磨;原材料;性能
水工抗沖磨混凝土不同于普通混凝土，它是以抵抗含砂石、高速水流沖磨破壞為目的的特種混凝土。據(jù)調(diào)查，我國運行中的大壩泄水建筑物有70%由于高速含砂水流的沖刷磨損和空蝕作用，存在不同程度的沖磨破壞問題，導致建筑物過流面表層大面積剝蝕破壞，甚至有嚴重的安全隱患。如何獲得力學性能穩(wěn)定，具有較高的抗沖磨強度和較好的沖擊韌性的抗沖磨混凝土，一直是我國水工混凝土材料領域研究的重要課題。
1 水工混凝土沖刷磨損機理
水流中的懸移質(zhì)泥砂顆粒較小，在高速水流的紊動作用下與水充分混合，非常均勻地與水流一起運動，在移動過程中觸及建筑物過流面時對混凝土產(chǎn)生磨損、切削和沖撞。隨著磨損剝離程度的增加，過流面產(chǎn)生凹凸不平的磨損坑，高速水流受到擾動進而加劇沖磨破壞的進程，并同時產(chǎn)生空蝕破壞。水流中的推移質(zhì)在高速水流作用下以滑動、滾動及跳動等方式與過流面產(chǎn)生滑動摩擦和沖擊砸撞，在撞擊區(qū)形成很高的局部應力，當應力超過混凝土內(nèi)聚力時，發(fā)生局部破壞。
2 水工抗沖磨混凝土研究現(xiàn)狀
為提高水工混凝土的抗沖磨、空蝕能力，20世紀60,70年代多采用高分子材料護面，但由于其存在與基底混凝土溫度適應性不好，容易開裂脫落且有毒性、污染環(huán)境、施工不便等缺點，80年代以來國內(nèi)多家科研單位先后開展了無機膠凝材料類的水工泄水建筑物抗沖磨混凝土研究和應用，主要有:硅粉混凝土、纖維增強混凝土、粉煤灰混凝土、鐵鋼砂混凝土等。經(jīng)過十幾年的工程實踐，硅粉混凝土抗沖磨性能良好，技術指標超過高分子材料。
3 原材料選用分析
混凝土是一種以膠凝材料、水、砂石骨料及摻合料、外加劑混合形成的一個多相體，決定這種多相體的抗沖磨主要有兩個方面的性能，一個是組成材料本體的抗沖磨性能，另一個是各種材料相互結合是否牢固的性能。后一個性能可以用混凝土的強度代表，而提高本體材料抗沖磨性能需要采用堅硬的骨料。
水泥混凝土強度的提高，其主要影響因素在于膠凝材料活性及水灰比。通過選用高標號水泥、高活性超細粉材料、超細磨礦渣粉材料、優(yōu)質(zhì)粉煤灰等摻合料增強膠凝材料活性。在保證混凝土的耐久性、經(jīng)濟性和體積穩(wěn)定性的基礎上，選用高效減水劑、引氣劑等外加劑。
4 工程實例
張峰水庫位于山西省晉城市沁水縣沁河干流上，水庫大壩采用粘土斜心墻堆石壩，大壩高72.2 m，總庫容3.92億m3，泄水建筑物有導流泄洪洞和滋洪道，導流洞斷面大流速為29m /s,滋洪道斷面大流速為31m/ s，平均含砂量為5.54 kg/m3,
4.1 技術要求
張峰水庫泄水建筑物有導流泄洪洞和溢洪道，設計要求:導流泄洪洞強度等級C40，抗凍等級F150，抗沖磨強度大于0.8 h/(叼‘)，骨料要求二級配，建議摻鐵礦石、硅粉;滋洪道強度等級C35，抗凍等級F150，抗沖磨強度大于0.75 h(kg/m')，骨料要求二級配，建議摻硅粉。
4.2 水泥的選用
在高性能水工抗沖磨混凝土的配置中，水泥是主要的膠凝材料，它的優(yōu)質(zhì)與否直接影響抗沖磨混凝土物理力學性能和耐久性。由于水泥在棍凝土中的重要性，要求使用高強度等級水泥，以減少水泥用量。通常高性能水工抗沖磨混凝土應首選純硅酸鹽水泥，普通硅酸鹽水泥也可以，水泥標號宜選用42.5級水泥。初選三種水泥，依據(jù)(硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175-1999進行檢驗，物理力學性能試驗結果見表1，從表中可以看到三種水泥的物理力學性能指標均符合國家標準。經(jīng)過對比篩選，采用邯鄲P.O 42.5進行抗沖磨混凝土試驗。