聚丙烯纤维混凝土在老龙口水利枢纽溢洪道工程中的应用.pdf

第 9期 ( 总第 3 6 4期 ) 吉 林水利 2 0 1 2年 9月 文章编号】1 0 0 9 2 8 4 6( 2 0 1 2 )0 9 - 0 0 4 7 - 0 3 聚丙烯纤维混凝土在老龙口水利枢纽 溢洪道工程 中的应用 刘铁宏 钱丰 ( 1 舒 兰市河道堤 防管理站， 吉林舒兰市1 3 2 6 0 0 ； 2 吉林省珲春老龙口供水有 限责任公 司， 吉林珲春1 3 3 3 0 0 ) 摘要 聚 丙烯纤维混凝土与普通混凝 土相 比， 其抗拉 、 抗弯、 抗 裂及耐磨 、 耐 冲击 、 耐疲劳、 韧性等性 能都有显著提 高。本文通过论述在老龙 口水利枢纽溢洪道工程 中的应用。 阐述 了施 工工艺和施 工要点 。 关键 词 钎维混凝 土； 施工工艺 中图分类号 T v 4 3 1 + 3 文献标识码 B 1 概述 老龙 口水利枢纽工程位于图们江的支流珲春 河干流上 ，在珲春河与图们江汇合 口以上 5 0 k m 处 ， 距 珲春 市 区约 3 0 k m， 坝址 区位 于吉林 省延 边朝 鲜族 自治州 珲春 市 哈达 门乡 老龙 口村 。珲 春河 流 域 总 面 积 为 3 9 6 3 k m ， 河 道 长度 为 1 9 9 k m。 老 龙 口 水利枢纽工程工程任务是以防洪 、 供水 为主， 结合 灌溉 ， 兼顾发电等综合利用 的水利枢纽工程 ， 控制 流域面积为 3 0 0 8 k m ， 总库容 3 6 7 4亿 m 。 。工程于 2 0 0 5年 9月 正式兴 建 。 溢洪道为 2级建筑物 ， 位于左岸 ， 为岸边溢洪 道。 包括引渠段底高程为 9 7 5 0 m。 长 6 5 O m。 闸室段 长 3 0 O m， 堰型为实用堰 ， 堰顶高程为 1 0 2 O O m。5 孔， 单孔净宽为 1 2 O m， 陡槽段长 1 2 9 O m， 为等宽泄 槽 ， 宽 度为 7 2 8 0 m， 底 坡 i 为 0 O 8 。 挑 流段长 2 5 5 m， 挑流鼻坎高程 8 8 5 0 m 挑射角 2 5 。 ， 溢洪道最 大泄 量 8 1 2 2 4 4 m3 s 。挑流段后接尾水渠与原河道相接。 溢洪道混凝土总工程量为 1 1 万 m ， 其中纤维混凝 土工程 量为 2 6 6 5 5 m 。 收稿 日期 2 0 1 2 0 6 1 2 【 作者简介 】 刘铁宏( 1 9 6 6 一 ) ， 男， 工程师。 2 溢 洪道 溢流面 、 闸墩 、 挑流坎 混凝土 初步 设计配 比及 变更 溢洪道初步设计采用水泥 、砂石骨料及外加 剂的传统配比，在施工图设计 中首先考虑到溢洪 道工程中的闸室部位较高 。 单个 闸墩长 3 0 m、 宽 2 5 m、 高 2 8 m混凝土用量大、 由于大体积混凝土容易 引起 开 裂 ， 需 采 取 防裂 措施 ； 其 二溢 流 面 、 闸墩 、 挑 流坎 、 以及闸门门槽都有高速水流冲刷 、 磨损和气 蚀 等 问题 ， 特 别 是 当泄 洪 水 流 中掺 有 泥 沙 时 ， 问题 更 为突 出。为提高这些部位 的混凝土抗冲蚀磨损 能力， 以往的工程措施是采用高强度混凝土 、 硅粉 混凝土和钢纤维混凝土等 。不但工程造价高， 而且 高强度混凝土 、钢纤维混凝土和硅粉混凝土施工 都较困难。经综合 比较采用聚丙烯纤维混凝土。 采用聚丙烯纤维混凝土能减少和防止混凝土 在塑性和初期硬化阶段的收缩裂缝产生， 其本身具 有 的较高 防渗 、 防冻 、 抗拉 、 抗弯极 限强度和 良好 的抗冲磨性能。这使得上述工程部位既不必提高 混凝土标号便能达到理想效果 ，有效低 了工程造 价 ， 而且用 常规混凝土的施工方法 ， 能采用泵送 ， 是较为合理 的选择。 47 吉林水利 聚丙烯纤维混凝土在老龙口水利枢纽溢洪道工程 中的应用 刘铁宏等2 0 1 2年 9月 3 纤维混凝土 的设计要求配合 比 老龙口水利枢纽工程溢洪道溢流面、 闸墩 、 挑 流坎、以及 闸门门槽这些部位的混凝土均采用纤 维 混凝 土。 3 1 水泥 鹿 牌 P 0 4 2 5普通硅酸盐水泥 ， 其试验 成果 见表 1 。 3 2 细 骨料 采用珲春河 B 1 、 B 2料场筛分的天然砂 。其试 验 成果 见表 2 。 3 _ 3粗骨 料 采用珲春河 B1 、 B 2料场筛分天然河 卵石 ， 其 采用吉林亚泰集团水泥有限公司生产的 鼎 试验成果见表 3 。 表 1 水 泥物理力学性 能检测成果表 依据 S L 2 5 1 2 0 0 0规范要求 2 3 3 0 ( 中砂 ) 3 I 一 3 7 ( 粗砂) 2 5 5 2 l 3 浅于标准色 O 3 6 一O 5 B 1 料场 2 5 2 2 6 4 0 1 0 0 0 6 2 5 7 浅于标准色0 4 3 B 2料场 2 7 2 6 3 0 4 9 0 O O 9 2 9 3 浅于标准色0 4 4 从 表 1 、 表 2 、 表 3中可 知 ， 水 泥 、 骨 料 均 满 足 国家标准及规范要求。 表 4 r N A高效减水剂性 能检测成果 ( 检 验 依据 ： GB8 0 7 6 1 9 9 7) 2 8 d收缩率比 不大于 1 3 5 1 1 4 对钢筋 的腐蚀作用 无腐蚀作用 无 结论 经 G 检 B8 测 0 7 以 6 螽 荽 慧 一 48 3 4外加 剂 采用吉林科 星化学建材有限公 司生产的 T N A 型高效减水剂和 S J C型引气剂。外加剂物理性能 表 5 S J C引气剂性 能检测成果 ( 检 验 依 据 ： GB 8 0 7 6 1 9 9 7) 2 8 d收缩率 比 不大于 1 3 5 1 0 9 对钢筋的腐蚀作用 无腐蚀作用 无 结论 经 检 G 测 B8 以 0 7 上 6- 1 各 9 9 项 7 霎 符 合 吉林水利 聚丙烯纤维混凝土在老龙 口水利枢纽溢洪道工程中的应用 刘铁宏等2 0 1 2年 9月 检测结果如下 ： 3 5聚 丙稀纤 维 由大连瑞风集 团与美 国格雷斯公司合 资生产 的 G R A C E聚丙烯纤维 。 其主要参数见表 6 。 表 6 G R A C E聚丙烯纤维主要参数 纤维类型 束状单丝 规格 1 9 ra m 密度( K g ， ) O 9 1 抗拉强度 3 6 5 MP a 抗酸碱性 极高 弹性模量 3 5 G P a 熔点 1 6 o 纤维直径 1 8 g m 导热性 极低 燃点 5 9 0 吸水性 无 安全性 无毒材料 抗老化性 ： 纤维经过了特殊 的抗 老化处理 。 3 6 混凝土 配合 比 强度等级为 C 3 0 F 2 0 0 W6 ， 二级配 ， 混凝土坍落 度为 1 4 0 - - - 1 6 0 mm。配合比见表 7 。 表 7 纤 维混 凝 土 配 合 比 水泥 砂 石子 减水删气剂 水 规格P O 4 2 5中粗砂 5 4 0 ra m T N A S J C饮用水 1 9 ram 3 3 5 6 8 7 l o 2 8 - 4 5 2 6 8 00 3 3 5 1 5 o 7 5 o 9 4纤维混凝 土 的施工 4 1 纤 维混凝 土搅 拌与 入仓浇 捣 纤 维 混凝 土 在 工地 现 场采 用 两 台 l m 3 的拌 和 站搅拌 ， 搅拌 时间为 1 8 0 s -3 0 0 s ， 搅拌 时先将砂 、 石、 水泥与水在搅拌机 内均匀拌和后再加入纤维 ， 纤维事先经过分装 ( 每袋 9 0 0 g ) 由搅拌站加料 13直 接加入搅拌机搅拌。 采用混凝土拌和车运输至现场送人混凝土泵 内， 并采用泵送入仓 。对于钢筋数量太密部位 ， 混 凝土振捣困难 ， 采用多台混凝土振捣棒 同时振捣 ， 振捣时间不少于 4 0 s 。纤维在混凝土中分散均匀 ， 和易性 比普通混凝土有很大提高 ，但混凝土的坍 落度有所下降。这是因为纤维的总表面积很大 ， 表 面吸附水 ，因此纤维的加入会增加拌 和料 的粘稠 度 ， 降低坍落度。 4 2纤维 混凝 土施工 要点 ( 1 ) 纤维 的加入会增加拌和料 的粘 稠度 ， 降低 混凝土坍落度。如发现浇筑困难 ， 一般不应通过增 加用水量来改善混凝土性能 ，而应采用加入塑化 剂或减水剂的方法 。 ( 2 )界面效 应对纤维混凝土 的性能 有不利影 响。虽然纤维一 基材界面尺寸很小， 但纤维细度高 、 比表面积大 即使纤维的掺量较低 ， 也能在混凝 土 中获得很大的纤维一 基材界 面。由于纤维不亲水 ， 纤维一基材界面往往具有 比基材更高 的水灰 比。 这 将 造成 纤维 一 基 材呈 弱界 面效应 ， 对 混 凝 土 强度 不利。应在混凝土中加入活性混合材料改善纤维 混凝 土的界 面性 能 。 ( 3 ) 纤维在使用前应按照纤维的加入量和混凝 土搅拌机的容量 ， 事先进行分装 ， 以保证纤维加入 量 的准确 。在砂 、 石 、 水泥和水等混凝土材料搅 拌 均匀后 ， 从搅拌站加料 口直接加入纤维 ， 并适 当延 长搅拌时间( 1 2 m i n ) 。切不可将纤维直接放人混 凝土运输车内 以免影响纤维在混凝土中的分散。 ( 4 ) 应 派专 人 对纤 维 的加 入及 混凝 土 的搅 拌 过 程进行全过程监督 。一般混凝土厂的搅拌站粉尘 污染 较 为严 重 ， 工 作环 境 恶劣 ， 加 入纤 维 的操 作 工 人多为临时雇 用的临 时工 ， 人员素质不高 ， 少加 、 漏加 、 多 加 的现象 时有发 生 。因此必须 对整 个纤 维 混凝土 的生产过程进行有效监督 ，从而保证杜拉 纤维混凝土按设计要求和规范标准生产。 ( 5 ) 为保 证纤 维 混 凝 土 的质 量 ， 混凝 土 由搅 拌 站运 至 施工 工地 的时间不 宜 超过 3 0 mi n ， 否则 纤 维 宜 在混 凝土运 至 工地后 再加入 ， 并搅 拌均 匀 。 ( 6 )纤维的加入使得混凝土的稠度有一定提 高 ， 同时 现场 施工 时也应 延 长混 凝 土 的振 捣 时 间 ， 以保证纤维混凝土的密实。相关试验数据显示 ， 当 纤 维 掺量 为 O 9 k g m 3 时 ，振 动 时 问延 长 至 4 0 s ， 强 度与基准混凝土的强度值接近。 5 结语 老龙 口溢洪道工程混凝土工程量 1 1万 m ， 工 程量较大 ， 尤其是闸室段 ， 闸墩结构尺寸大 ， 建筑 物高 。 纤维混凝土浇筑量 2 6 6 5 5 m 。 ， 采用纤维混凝 土选择是正确的。 1 、 掺入聚丙稀纤维 ， 可 以改善新拌混凝 土和 硬化 混 凝 土 的性 能 。 有 效地 控 制混 凝 土 塑性 收缩 、 干缩和温度应力引起的裂缝 ，提高了混凝 土的抗 裂和防渗性 ， 提高了混凝土抗冲蚀磨损能力 。对混 凝土的耐久性有不同程度的提高。 2 、 施工时要进行覆 盖保 温 ， 严格控 制混凝土 内外温差 ，同时应加强混凝土养护 ，防止裂缝产 生 。口 49 -