硅粉混凝土在水电工程中的应用.pdf
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1、第2 9卷 第 4期 2 0 0 7年 4月 水利 电力机械 W AT ER C0NS ERVANCY & EL ECTRI C POW ER MACHI NERY Vo 1 2 9 No 4 Ap r 2 0 07 硅粉混凝土在水电工程中的应用 Ap p l i c a t i o n o f t h e s i l i c o n p o wde r c o n c r e t e i n h y d r o e l e c t r i c e n g i n e e r i n g 赵增华, 袁跃军 ( 云南恒诚建设监理咨询有限公司, 云南 昆明6 5 0 0 5 1 ) 摘要: 介绍
2、了硅粉混凝土在我国水电工程中的应用状况, 论述了硅粉的性能特点和硅粉混凝土的施工工 艺。在此基础上, 分析 了硅粉混凝土裂缝和冲蚀产生的原因, 提 出了解决裂缝和冲蚀的相应措施和处理方 法 。 关键词 : 硅粉 混凝 土; 水 电工程 ; 应 用 中图分类号: T U 5 2 8 1 : T V 5 4 文献标识码: B 文章编号: 1 0 0 6 6 4 4 6 ( 2 0 0 7 ) ( ) 4 0 0 8 2 0 4 1 国内硅粉混凝土在水 电工程 中的应用情况 2 0世纪 8 0年代以来 , 硅粉混凝土在我国水电工 程中得到了广泛的应用。但硅粉混凝土具有和易性 差 、 施工难度大、 易
3、产生裂缝等特点 , 如果混凝 土表 面平整度未达到设计要求或者裂缝未及时修补 , 将 会被高速水流破坏而产生严重后果 。本文从硅粉混 凝土特点 、 硅粉混凝土施工工艺 、 硅粉混凝土的裂缝 防治方法 以及硅粉混凝土冲蚀破坏 问题等方面进行 了总结。 我国的一些科研单位研究结果表 明, 在水 泥用 量相 当的情况下, 掺入硅粉可大幅度提高 固化物的 抗拉、 抗压、 抗冲击强度和耐磨性能, 抗冲磨能力可 提高 0 5 2 5倍 , 抗 空蚀强度可提高 1 6倍 以上。 在混凝土 中掺入硅粉 , 不仅仅只是 为了提高混凝土 的抗压强度 , 最主要 的是它能够显著地提高混凝 土 的抗冲耐磨能力, 尤其
4、是能够大幅度提高混凝土的 抗空蚀能力。硅粉混凝土先后在李家峡、 葛洲坝 、 刘 家峡、 龙羊峡 、 二滩 、 小浪底等许 多工程 中都得 到 了 应用 , 充分说明了这一点。 强度等级在 4 0 MP a以下 的混凝土在我 国已普 遍使用, 并具有丰富的施工经验和研究成果。但大 体积 、 大范围使用 7 0 MP a硅粉混凝土 , 在我 国水 电 工程中还较少使用。在黄河小浪底孔板( 导流) 洞闸 室以下洞身段 、 排沙洞明流段 、 明流洞和溢洪道等工 程部位均使用了 C 7 0高标号硅粉混凝土。 2 硅粉的主要性能特点 ( 1 ) 硅粉是一种物理性质、 化学性质均十分稳定 的中性无机填料 ,
5、 不含结 晶水 , 不参与 固化反应 , 不 影响反应机理。 ( 2 ) 硅粉加入混凝土中可以填充颗粒空隙, 提高 体积密度和降低孔隙率。同时, 硅粉在混凝土中具有 火山灰反应, 硅粉水化形成的富硅凝胶, 强度高于 C a ( O H) 晶体 , 与水泥水化凝胶 Cs H共同工作。 ( 3 ) 硅粉对各类树脂有 良好的浸润性 , 吸附性能 好, 易混合, 不产生结团现象。 ( 4 ) 硅粉粒度大小分布合理 , 致密性强 , 硬度大 , 耐磨性能好, 可大幅度提高固化物的抗拉、 抗压、 抗 冲击强度和耐磨性能 ( 抗冲磨能力能可提高 0 5 2 5倍) 。 ( 5 ) 能增大导热系数, 改变胶粘
6、生和增加阻燃性能。 ( 6 ) 能降低环氧树脂固化反应的放热峰温度 , 降 低固化物 的线膨胀 系数和 固化物的收缩率 , 从而消 除内应力 , 防止开裂。 ( 7 ) 由于硅粉 的粒度细, 分布合理 , 能有效地减 少和消除沉淀 、 分层现象。 ( 8 ) 硅粉质纯, 杂质含量低 , 物化性能稳定, 使固 收稿 E l 期 : 2 0 0 7 0 1 2 5 作者简介: 赵增华( 1 9 7 1 一) , 男, 云南鹤庆人, 云南恒诚建设监理咨询有限公司工程师, 从事水电站施工建设与工程监理方面的工作。 维普资讯 第2 9 卷第4 期 赵增华, 等: 硅粉混凝土在水电工程中的应用 8 3 化
7、物具有 良好 的绝缘性能和抗 电弧性能。 ( 9 ) 硅粉的化学成分为二氧化硅( S i 0 ) , 属惰 性物质 , 与大部分酸 、 碱不起化学反应。硅粉均匀分 布 、 覆盖在物件表面 , 具有较强 的抗腐蚀性 , 抗空蚀 能力可提高 3 1 6 倍。 ( 1 0 ) 硅粉堆积 密度 小 , 一 种在 0 20 8 t m 之间, 另一种在 1 0 2 2 t m 之间。作为聚合物填 充材料 , 较其他矿物性填 品用量少 , 装载质量小 , 节 省聚合物用量 , 因此 , 可降低产品成本。 ( 1 1 ) 抗冻性。硅粉在经过 3 0 0 5 0 0次快速冻 解循环, 相对弹性模量降低 1 0
8、 2 0 , 而普通混 凝土通过 2 5 5 0次循环, 相对弹性模量降低为 3 0 7 3 。因此, 可以提高混凝土的抗冻性。 ( 1 2 ) 早强性。硅粉混凝土使诱导期缩短 , 具有 早强的特性。 3 硅粉混凝土的施工工艺 ( 1 ) 硅粉混凝土的拌和。用搅拌机拌和, 按配 方将材料准确称量, 投料次序为水一石子一砂一水 泥一硅粉一外加剂, 最好使用强制式搅拌机并比普 通混凝土多搅拌 2 03 0 s出机。混凝土拌好的特征 是各种材料拌和均匀, 流动性好, 不离析, 塌落度控 制在设计范 围内。 ( 2 ) 硅粉混凝土的运输 。拌好 的硅粉混凝 土水 平运输和垂直运输时间应尽量缩短, 具体
9、时间应通 过试验确定 。 ( 3 ) 硅粉混凝土的人仓浇筑。浇筑过程应 一次 浇完 , 不得中途停 止。由于机械故障等原 因产生冷 缝 , 应停止浇筑 , 待先浇混凝土具有一定强度 ( 一般 等 2 4 h后 ) , 按施工缝处理后 ( 处理方法与基面处理 相同) 再浇筑剩余部分混凝土。浇筑宜从左或右向 一 个方向台阶式人仓 , 经平仓后 , 先用插入式振捣器 或高频振捣器振捣 , 振捣时间较普通混凝土稍长一 些 , 要振捣密实不能漏 振。水平 面用平板振捣器提 浆 , 平仓振捣后收抹 面的工人应抓紧拍打出浆并抹 面, 一般应收抹 34次 , 使其表 面光滑平整 , 无 空 洞 、 麻面和贯穿
10、性裂缝 , 不平整度控制在 5 1T I 1T I 以内。 隧洞底拱弧面用人工按样架抹面收光。 ( 4 ) 养护。新浇硅粉混凝土经振捣收抹后停 1 3 h ( 根据现场气温具体确定) , 立即喷养护剂( 在 小浪底导流洞得 到成 功应用 ) 或加盖塑料 薄膜 , 防 止雨淋和表面蒸发产生裂缝 , 2 4 h内严禁人踩或堆 放杂物。经 3 6 4 8 h后 , 去掉塑料膜 , 加盖麻袋 , 按 水工混 凝 土养 护 规程 及 时 洒 水养 护 或 自动 喷淋 养护。 4 硅粉混凝土的裂缝防治方法 ( 1 ) 黄河小浪底各工程部位 硅粉混凝土的裂缝 成因分析 : 混凝土早期裂缝 主要与混凝土因水泥
11、水 化热引起 的内外温差 和干燥 引起的 内外湿差 ( 特别 在拆模后 ) 有关。混凝土后期裂缝主要 由基础温差 引起 , 与施工分块尺寸、 混凝土弹模 基岩弹模等因 素有关。 ( 2 ) 硅粉混凝土的裂缝处理措施。根据技术规 范要求 , 凡是 裂缝宽度大于 0 5 1 T I 1T I 或是长度大于 1 5 1T I 的裂缝均应进行处理 。黄河小浪底泄洪工程 对 C 7 0高标号硅粉混凝土裂缝主要采用环氧树脂 和特细水泥注浆进行处理。 1 ) 环氧注浆处理。注浆材料为S i k a 7 5 2 环氧树 脂浆材和双组分化灌材料 , 按 比例混合后 , 可在 自然 状态下或潮湿的混凝土表面无 收
12、缩固化。 裂缝处理步骤 : 用冲击 钻沿裂 缝钻 孔 , 孔径 6 1T I 1 T I 、 孔深 1 0 C 1T I 、 孔距 3 0 C 1T I 左右。 用高压风水枪 冲洗裂缝及周 围混凝土表面 , 并用高压空气吹净缝 内积水。 在钻孔处安放灌浆嘴 。同时用 S i k a 7 3 1 环氧 砂浆封闭裂缝及灌浆嘴底座, 固化2 4 h 。 把分别包装的 S i k a 7 5 2 A, B 2种材料按2 :1 的比例在于净的容器 内混合并搅拌 3 ra i n 。 用环氧注浆泵将拌合好的浆液注入裂缝内, 竖向缝 自下 而上 , 水平 缝 自一 端 向另一端 , 逐孔灌 注 , 灌注压力
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