范庭梧，海 亮，杜紅橋

（1.中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司，天津 301700；2.南水北調(diào)中線(xiàn)干線(xiàn)工程建設(shè)管理局渠首分局，河南 南陽(yáng) 474150）

1 概 述

烏斯通溝水庫(kù)項(xiàng)目位于新疆自治區(qū)吐魯番地區(qū)托克遜縣烏斯通溝河下游，工程項(xiàng)目導(dǎo)流洞設(shè)計(jì)水流流速為29.36 m/s，導(dǎo)流洞分別由進(jìn)口段、陡坡段、漸變段、平洞段、出口消能段等結(jié)構(gòu)組成，進(jìn)口段長(zhǎng)度為12.0 m，陡坡段長(zhǎng)度為111.97 m，設(shè)計(jì)坡度為8.26%。漸變段長(zhǎng)度為20.0 m，襯砌厚度為1.0 m，平洞段長(zhǎng)度為253.70 m，設(shè)計(jì)坡度為3.76%。進(jìn)口段及陡坡段設(shè)計(jì)襯砌后凈尺寸為3.0 m×3.2 m（城門(mén)洞型），襯砌混凝土厚度為60 cm，底板及1.0 m范圍邊墻內(nèi)為C40F250W6HF抗沖耐磨混凝土，其余邊頂拱襯砌混凝土均為C25F250W6。平洞段設(shè)計(jì)襯砌后凈尺寸3.0 m×3.7 m（城門(mén)洞型），襯砌厚度為60 cm，底板及1.0 m范圍邊墻內(nèi)為C40F250W6HF抗沖耐磨混凝土（以下簡(jiǎn)稱(chēng)HF混凝土），其余邊頂拱襯砌混凝土均為C25F250W6。HF混凝土結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

圖1 HF混凝土結(jié)構(gòu)布置圖

2 HF混凝土原材料

2.1水 泥

施工前對(duì)三種品牌水泥材料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最終選擇新疆圣雄水泥有限公司生產(chǎn)的42.5R普通硅酸鹽水泥，所有檢測(cè)項(xiàng)目均符合規(guī)范要求[1]，具體檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 水泥檢測(cè)結(jié)果

2.2 粉煤灰

施工前對(duì)兩種品牌粉煤灰材料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最終選擇中泰化學(xué)托克遜能化有限公司生產(chǎn)的F類(lèi)Ⅱ級(jí)粉煤灰，所檢項(xiàng)目均符合規(guī)范要求[1]。具體試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 粉煤灰檢測(cè)結(jié)果

2.3 減水劑

施工前對(duì)三種品牌減水劑材料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最終選擇建寶天化新材料科技有限公司生產(chǎn)的JB-Ⅰ標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸高性能減水劑，所檢項(xiàng)目均符合規(guī)范要求[1]，具體試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 減水劑檢測(cè)結(jié)果

2.4 引氣劑

施工前對(duì)三種品牌引氣劑材料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，最終選擇建寶天化新材料科技有限公司生產(chǎn)的AE型引氣劑，所檢項(xiàng)目均符合規(guī)范要求，具體試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4 引氣劑檢測(cè)結(jié)果

2.5 HF外加劑

因HF混凝土技術(shù)及其HF專(zhuān)用外加劑為甘肅省巨才電力技術(shù)有限責(zé)任公司專(zhuān)有技術(shù)，該公司在16類(lèi)和一類(lèi)商品申請(qǐng)了以“HF”為主要字母的商標(biāo)，所以采用該公司生產(chǎn)的五型緩凝型HF混凝土專(zhuān)用外加劑。所檢測(cè)項(xiàng)目均符合Q/GSJL004-2020《HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土及HF外加劑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 HF外加劑檢測(cè)結(jié)果

2.6骨 料

骨料采用烏斯通溝河道下游C1料場(chǎng)的原材料，C1料場(chǎng)主要為砂巖、花崗巖及少量石英，巖性較堅(jiān)硬，無(wú)軟弱顆粒，有害物質(zhì)含量甚微，是質(zhì)量較好的混凝土骨料，為非堿活性骨料，經(jīng)天然骨料篩分場(chǎng)生產(chǎn)作為混凝土骨料，所檢測(cè)項(xiàng)目均符合規(guī)范要求。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表6、表7、表8所示。

表6 粗骨料（20～40 mm）試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

表7 粗骨料（5～20 mm）試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

表8 砂試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

2.7 拌和用水

HF混凝土拌和用水采用烏斯通溝河水，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均符合規(guī)范要求，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果如表9所示。

表9 拌和用水檢測(cè)結(jié)果 mg/L

3 HF混凝土施工配合比比選

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)、工藝性試驗(yàn)，對(duì)HF混凝土原室內(nèi)配合比進(jìn)行5次比選調(diào)整，成功解決了骨料下沉、大面積氣泡孔及混凝土流動(dòng)性、黏聚性、保水性等問(wèn)題，并在保證混凝土強(qiáng)度的前提下優(yōu)化HF混凝土膠凝材料，降低水化熱，防止混凝土因水化熱過(guò)高導(dǎo)致的溫度裂縫等問(wèn)題[2]，HF混凝土具體調(diào)整比選如表10所示。

表10 HF混凝土施工配合比比選表 kg/m3

通過(guò)對(duì)上述HF混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，HF1～HF4配合比具體缺點(diǎn)為：HF1配合比混凝土坍落度175 mm、含氣量4.8%、抗壓強(qiáng)度51 MPa；混凝土出現(xiàn)黏稠、粗骨料下沉、混凝土強(qiáng)度偏高等問(wèn)題。HF2配合比混凝土塌落度160 mm、含氣量5.0%、抗壓強(qiáng)度46 MPa；混凝土出現(xiàn)黏稠、和易性差等問(wèn)題。HF3配合比混凝土塌落度110 mm、含氣量3.5%、抗壓強(qiáng)度47 MPa；混凝土出現(xiàn)黏稠、塌落度低、含氣量不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求等問(wèn)題。HF4配合比混凝土塌落度180 mm、含氣量5.8%、抗壓強(qiáng)度44 MPa；混凝土出現(xiàn)黏稠、強(qiáng)度富余度偏低、含氣量不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求等問(wèn)題。HF5配合比坍落度190 mm、含氣量4.5%、抗壓強(qiáng)度46 MPa；混凝土和易性、均勻性、流動(dòng)性、強(qiáng)度富余度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)、施工、規(guī)范要求?；炷琉こ聿焕诨炷僚艢?，導(dǎo)致混凝土表面氣泡孔較多，影響外觀質(zhì)量；混凝土粗骨料不利于抗沖耐磨，導(dǎo)致耐久性較差；抗壓強(qiáng)度偏高，導(dǎo)致混凝土膠凝材料用量偏大，水化熱過(guò)高，混凝土易產(chǎn)生裂縫。因此選擇HF5作為最優(yōu)HF混凝土施工配合比。

4 施工工藝

4.1 HF混凝土拌制

HF外加劑必須以干粉狀與砂石骨料混合后直接加入主機(jī)中攪拌，然后再加水拌合，HF混凝土須采用強(qiáng)制性攪拌機(jī)拌制，加水后拌合時(shí)間不少于100 s。采用的砂率應(yīng)滿(mǎn)足和易性要求并采用比最優(yōu)砂率稍大的砂率，一般比普通混凝土的砂率要大，根據(jù)HF混凝土的黏聚性和抗離析性能，一般提高2%～3%。

4.2 HF混凝土澆筑

1）澆筑環(huán)境。盡量選擇氣溫較低蒸發(fā)量較小的時(shí)段施工，如選擇夜間或白天的早晚時(shí)段或陰天施工，避免在陽(yáng)光直射、環(huán)境溫度較高、蒸發(fā)量較大的情況下施工；應(yīng)在混凝土入倉(cāng)、振搗和收面的過(guò)程中采用遮陽(yáng)保濕和防止混凝土初凝前熱量倒灌導(dǎo)致溫度回升。有條件的可采用噴霧方法，加大環(huán)境濕度，降低環(huán)境溫度。

2）鋪料。先進(jìn)行底板HF混凝土澆筑，待底板混凝土HF混凝土接近初凝時(shí)，再進(jìn)行邊墻HF混凝土澆筑，底板HF混凝土分兩層鋪料澆筑，因混凝土底板襯砌厚度為60 cm，第一層鋪料厚度不大于40 cm，第二層澆筑厚度不大于30 cm，鋪料順序?yàn)樽韵掠沃辽嫌武伭?，為減少矮邊墻斜面混凝土澆筑氣泡孔，矮邊墻分三層鋪料，第一層鋪料厚度不大于斜面高度10 cm，第二層、第三層鋪料厚度均不大于30 cm，避免一次攤鋪厚度過(guò)大。需注意的是，矮邊墻第一層混凝土澆筑完成，需等待1～2 h（具體待凝時(shí)間需根據(jù)氣候條件決定）后進(jìn)行第二層、第三層混凝土澆筑。

3）振搗。因HF混凝土具有緩凝作用，因此HF混凝土振搗中要注意不能過(guò)振，過(guò)振會(huì)使小氣泡孔匯聚成大的氣孔，同時(shí)造成骨料砂漿分離和泌水、泌漿現(xiàn)象，尤其在底板混凝土第二層混凝土入倉(cāng)1h后，要待塌落度有一定損失后進(jìn)行振搗，以避免骨料下沉等問(wèn)題出現(xiàn)，提高底板表面混凝土的抗沖耐磨性。

合理控制振搗時(shí)間，過(guò)振或欠振均會(huì)加大氣孔的形成，可通過(guò)試驗(yàn)確定合理的振搗時(shí)間。

4）底板HF混凝土收面。采用手持式振動(dòng)尺進(jìn)行初期找平提漿，手持振動(dòng)尺完全可以滿(mǎn)足20cm泵送混凝土振搗，切記無(wú)需使用插入式振搗器進(jìn)行振搗，避免造成HF混凝土過(guò)振，降低HF混凝土抗沖耐磨性，初期找平后抹光與常態(tài)混凝土抹光工藝一致，但作業(yè)人員不可在HF混凝土表面踩踏。

5）HF混凝土養(yǎng)護(hù)。HF混凝土使用養(yǎng)護(hù)毯進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)用水需使用靜止在水池內(nèi)1～2天或常溫水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，切不可直接抽取河道內(nèi)的水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，尤其是雪山融水。

4.3 斜角混凝土氣泡孔應(yīng)對(duì)措施

模板表面采用透水膜板布（如formtex）貼于模板內(nèi)表面，使水、氣通過(guò)透水膜移出，提高混凝土表面的平整度和密實(shí)度，減少混凝土表面氣泡的產(chǎn)生，但這種方法造價(jià)較高。造價(jià)較低可采用鍍膜模板或鋼模板，但模板必須表面局部打排氣孔，采用親水性較好的脫模劑或機(jī)械液壓油作為脫模劑。

4.4 斜角混凝土氣泡孔缺陷處理

表面氣孔對(duì)混凝土使用效果影響不大，但會(huì)影響混凝土的外觀效果，對(duì)于氣孔小而稀的混凝土表面，在不大影響混凝土外觀質(zhì)量的情況下可不予處理，但對(duì)于氣孔面積大、氣孔較密、尺寸較大影響外觀質(zhì)量的應(yīng)予以處理，具體處理方法有兩種：

1）在初凝之前模板可以拆除（拆除不會(huì)造成表面變形）的情況下，盡早拆除模板，拆除后使用養(yǎng)護(hù)毯覆蓋保濕，在混凝土表面有塑性和水分的情況下，刷水泥基液后用混凝土原漿抹面，或使用細(xì)度小于2mm的砂與水泥按1∶1的比例拌制的水泥砂漿，對(duì)孔洞進(jìn)行充填飾面，手提抹光機(jī)抹光。

2）混凝土終凝后模板拆除，混凝土面用水泥漿（黑白水泥6∶4）滿(mǎn)刮，然后用漆刷來(lái)回涂刷3～4次，使水泥漿嵌滿(mǎn)氣孔，然后用干抹布將表面多余的水泥漿擦凈。經(jīng)處理的混凝土面光滑發(fā)亮。

5結(jié)語(yǔ)

從烏斯通溝導(dǎo)流洞HF混凝土的施工來(lái)看，HF混凝土相比傳統(tǒng)的硅粉抗沖耐磨混凝土具有施工快捷方便、施工難度較小、減少人工投入，流動(dòng)性、黏聚性、和易性?xún)?yōu)于硅粉抗沖耐磨混凝土，HF混凝土膠凝材料摻量相比硅粉抗沖耐磨混凝土較少，可降低水化熱等特點(diǎn)。同時(shí)，HF混凝土具有抑制水化熱等性能。HF混凝土長(zhǎng)期在國(guó)內(nèi)大型水利水電工程中大范圍的運(yùn)用，其效果完勝硅粉混凝土，建議將HF混凝土作為水利水電工程抗沖耐磨混凝土進(jìn)行普及使用。