HF混凝土与硅粉混凝土的比较幻灯片.ppt

各位领导各位专家大家好！,HF混凝土简介及几种混凝土的优缺点,HF混凝土的性能及工程应用情况简介抗冲耐磨混凝土应具备的性能抗冲耐磨混凝土几个参数的确定几种混凝土的优缺点,HF高强耐磨粉煤灰混凝土的性能及其与硅粉混凝土的比较,甘肃巨才电力技术有限责任公司,甘肃省电力试验研究所,高强耐磨粉煤灰砼（砂浆）（简称HF混凝土）是甘肃省电力科研院在研究硅粉混凝土的基础上，研制的新型水工抗冲耐磨护面材料，属甘肃省“八五”科技攻关项目开发的技术成果，该项目1992年立项，95年通过了甘肃省科委组织的技术鉴定。97年获得甘肃省科技进步三等奖。,HF高强耐磨粉煤灰混凝土简介,HF高强耐磨粉煤灰混凝土优点,HF高强耐磨粉煤灰混凝土与硅粉混凝土的抗冲耐磨性能相当，并具有价格低、和易性好、施工方便、不易产生裂缝等特点。,HF混凝土与硅粉混凝土的比较,HF砂浆与硅粉砂浆的强度比较HF砼与硅粉砼的强度比较水化热比较干缩性能比较浆体中Ca(OH)2含量比较工作性比较,HF砂浆和硅粉砂浆强度的比较,续表,HF砼与硅粉砼抗磨强度的比较,硅粉砂浆与粉煤灰砂浆水化热比较,几种砂浆的干缩率,几种水泥浆体中的Ca(OH)2含量比较,国内一些单位对HF砼的取样检测结果,西北水科所、长江科学院对施工取样进行抗冲磨抗高速水流冲蚀试验，证明HF混凝土显著的提高了混凝土的强度、耐磨性和抗高速水流空蚀性能。四川省水利院科研所对几种抗磨材料进行的系统研究结果也表明了HF混凝土的抗磨性能是与硅粉混凝土相当的材料。贵阳院科研所针对洪家渡水电站进行多种材料对比试验后，推荐HF混凝土作为最后选定的抗冲耐磨及抗空蚀护面材料。,西北水科所取样试验结果金盆水库C30普通砼和C50HF砼配合比表10,西北水科所取样试验结果,表10中C50HF高强耐磨粉煤灰砼较C30普通混凝土水泥用量仅增加11.7%，而抗压强度为C30普通砼的2.1倍，抗磨强度为C30普通砼的1.8倍，抗空蚀强度为C30普通砼的3倍，并且随水流流速的提高，抗空蚀倍数有增大的趋向，这一点也说明了C50HF砼在更恶劣的条件下，其抵抗外界冲磨破坏的能力较C30普通砼更优。说明HF砼较普通砼更能适合于作为高速水流泄水建筑物护面材料的主要原因。,四川省水利院科研所试验结果,贵阳院科研所试验结果,HF高强耐磨粉煤灰砼粘聚性与保水性介于硅粉砼与普通砼之间，既克服了硅粉砼粘聚性太大不泌水的缺点，又改善了普通砼粘聚性差易泌水的性能；在和易性方面，由于粉煤灰的微集料效应，使粉煤灰砼的抗剪力显著减小，在外力作用下，易产生流动，因此在施工方面HF粉煤灰抗冲耐磨砼表现出了较大的优越性，易于振捣密实，易于出浆和收光抹面。经抗磨强度试验结果和经济比较，推荐HF混凝土为洪家渡工程的抗冲耐磨护面材料,HF混凝土工程应用情况,HF混凝土已在工程中推广应用已超过了十年，应用工程六十多例，其中包括刘家峡、大峡、洪家渡等许多大中型水电工程，经受住了高速水流、高含量大粒径推移质泥砂水流的冲刷磨损破坏的考验，至今无一例发生破坏，尤其是使用HF混凝土的工程几乎均未出现裂缝问题，证明HF砼是一种优良的抗冲耐磨混凝土。,青衣江上几个电站泄水建筑物运行情况调查结果,使用HF混凝土工程城东水电站：97年5月使用C40HF混凝土，至今未发生破另外，绵阳三江水电站使用C30普通混凝土在投运后两年内即发生了严重破坏,普通砼发生破坏的工程雨城水电站：原普通砼在较短的时间内就发生严重破坏，2000年维修工程中使用了C50HF砼至今未破坏高凤山水电站，使用C40普通混凝土，工程竣工前即发生破坏,聚丙烯纤维硅粉砼与HF砼在二滩水电站1#泄洪洞对比试验（C50泵送砼）,HF砼试验块尺寸4.5*9*1m入仓温度：280C裂缝情况：无一条裂缝,聚丙烯硅粉砼同左180C有近20条裂缝，最长裂缝几乎贯通水平宽度,李家峡、直岗拉卡与康杨电站（在青海黄河主干道上相距十几公里两个工程）,李家峡水电站,李家峡水电站硅粉砼裂缝,李家峡水电站硅粉混凝土照片,李家峡水电站硅粉砼裂缝,C50硅粉混凝土的裂缝,二滩水电站硅粉混凝土应用情况照片（C50硅粉砼）,C50硅粉混凝土裂缝的危害,C50硅粉混凝土的裂缝及破坏,直岗聚丙烯硅粉混凝土裂缝照,直岗聚丙烯硅粉混凝土裂缝照,直岗聚丙烯硅粉混凝土裂缝照,直岗聚丙烯硅粉混凝土裂缝照,直岗聚丙烯硅粉混凝土裂缝照,康杨水电站,康杨水电站HF混凝土,康杨水电站HF砼浇筑,康杨水电站HF混凝土浇筑,西安黑河金盆水库泄洪洞溢洪洞HF砼,西安黑河金盆水库溢洪洞HF砼,HF溢洪洞及溢洪洞使用C50HF砼,表面光滑无裂缝,经几个汛期的过水流速41.6m/s,)(,早期施工的C30普通砼被冲坏,HF砼未发生破坏。,湖南株洲电站HF砼,东风电站HF混凝土浇筑,由施工单位要求将硅粉混凝土改为HF混凝土的几个工程,尼那电站（2001.）：标使用硅粉混凝土裂缝严重，后将的硅粉混凝土改为HF混凝土，无裂缝产生。桐子壕水电站：原设计使用硅粉混凝土，后在施工单位（水电五局）建议和争取下改为了HF混凝土（2002.1）至今运行良好。鱼剑口水电站（2002.2）：原设计使用硅粉混凝土后在水电八局）建议和争取下改为了HF混凝土。盘石头水库泄洪洞：施工单位要求改变原硅粉混凝土为HF混凝土。,重庆大河口水电站与石板水水电站HF混凝土与硅粉混凝土比较,盘石头水库使用HF混凝土代替硅粉混凝土（2001.7）,原设计使用C40、C50泵送硅粉砼，无法施工（和易性差不能满足泵送要求；搅拌搂上无处堆存备料；无满足要求的加料口）改为HF砼。长科院对现场取样进行耐磨试验，性能优（水电总公司，武警）易于施工，无裂缝产生，使用效果良好。,大峡水电站使用HF砼成功解决了闸墩普通C40砼产生的严重裂缝问题（96.1297.2）,闸墩设计C40普通砼，塌落度1416cm，水泥用量409kg/m3，体积大裂缝严重，后改为HF砼，水泥用量286kg/m3,室内R2852MPa,砼搅拌车拉运，和易性好.施工后至今无裂缝。后来又应用于倒T型梁等部位。,用户发表的有关HF混凝土论文,四川水力发电HF混凝土在四川大河口水电站的应用1999王连光（八局混凝土2003.6盘石头水库工程泄洪洞HF耐磨混凝土实用技术，纪明辉等陕西水力发电97.12HF混凝土在黄河大峡水电站工程的应用，高小林、马向丕（三局）抗冲耐磨混凝土外加剂的应用水利科技与经济2002Vol.8李文成（中水五局一分局HF砼与普通砼抗冲耐磨性能试验研究西北水资源与水工程2003Vol.14No.3,HF高强耐磨粉煤灰混凝土已被混凝土坝养护修理规程SL230-98列为常用抗冲耐磨材料之一（见常用水工抗冲耐磨材料选用表）。HF混凝土在水闸设计规范SL265-20（结构设计）条文说明中被推荐为在多泥沙河流的水电工程应用中效果好的材料。,采用推荐HF混凝土的两个规范,水闸设计规范.doc,混凝土坝养护修理工程（SL230-98）附录F：常用修补材料普通环氧砂浆潮湿或水下环氧砂浆弹性环氧砂浆高强水泥石英砂浆高强硅粉铸石混凝土（砂浆）硅粉（钢纤维）抗冲磨混凝土高强耐磨粉煤灰混凝土（砂浆）高硅粉铁矿石骨料混凝土（砂浆）钢板和钢轨间嵌填混凝土,混凝土坝养护修理规程.doc,在设计中采用HF混凝土的单位,国电公司成都水电勘测设计院国电公司西北水电勘测设计院国电公司昆明水电勘测设计院国电公司中南水电勘测设计院国电公司贵阳水电勘测设计院天津水利水电设计研究院黄委水利水电设计研究院湖南省水利水电设计院,陕西省水电设计院湖南水电设计院四川省水电设计院河南省水电设计院四川涪陵水电院四川乐山水电院四川雅安水电院,施工浇筑过HF混凝土的施工单位,中水总公司葛洲坝工程局武警水电部队中铁五局甘肃水电工程局四川水电工程局陕西水电工程局,中国水电三局中国水电四局中国水电五局中国水电七局中国水电八局中国水电九局中国水电十局中国水电十一局中国水电十二局中国水电十四局,工程应用的一些数据及参数,工程应用最大流速：41.6m/s最大推移质粒径：8001000mm水流最大含沙量：961kg/m3应用最早的工程至今使用时间：12年使用的工程数量：超过70个工程应用工程分布：11省（青海,甘肃,陕西,四川,重庆,云南、贵州、河南、宁夏、湖南、西藏等）用户发表的介绍成功应用经验论文：6篇用途：抗冲磨、抗空蚀、耐磨路面、代替普通砼解决裂缝问题、预制高强砼构件C80自流平自密实灌浆砼、抗腐蚀等,HF混凝土的抗冲耐磨机理,采用HF外加剂激发优质粉煤灰的活性，使粉煤灰相当或接近硅粉在配制抗冲耐磨混凝土中所发挥的作用，即增强混凝土水化产物的密实度和硬度，同时克服硅粉混凝土施工难度大、不易作面以及易于产生裂缝的缺点，提高了混凝土的整体强度和均匀性。达到提高混凝土抗冲耐磨和抗高速水流空蚀的目的。研究方向流程图,优良护面材料应具备的性能,1较好的抗冲耐磨及抗空蚀性能：胶材结构致密坚硬，骨料硬度大；骨与胶材间结合好。2较好的整体强度：混凝土不易产生裂缝，要求干缩性小，水化温升小，较大的抗拉强度和极限拉伸值。3施工简单：易于作面，容易达到设计要求的平整度，混凝土质量易于控制。4较好的各向同性：混凝土不易产生离析泌水，强度波动小；不易产生冷缝；胶材与骨料间强度及硬度较为接近；适宜的骨料粒径.5与基面材料的有较好的相容性：粘接强度高、弹模和线胀系数接近。6耐久性能好,HF混凝土有关参数的确定,HF混凝土的设计强度抗磨层厚度的选定钢筋的埋深（钢筋外耐磨层厚度）混凝土骨料的选择（最大粒径及品种）浇筑块尺寸的确定,设计中HF混凝土有关参数的确定.doc,抗磨混凝土的强度的确定,根据抗磨强度与抗压强度的关系，当砼强度超过C35,强度越高，耐磨性降低。混凝土强度太高的缺点：胶材用量大,干缩率增大；水化热温升大,易产生裂缝.水灰比小，对应的强度曲线陡，原材料及其含水量的波动，会造成强度较大的波动。混凝土均匀性差。对骨料强度要求高，一般要求骨料强度高于砼设计强度的2倍,一些骨料就不能采用。实际上强度高的骨料不一定耐磨。混凝土粘稠易塑性干燥，施工难度加大，导致质量均一性降低.造价增加，不经济。造成对水泥、骨料等原材料的过分要求。,HF混凝土有关参数的确定,合理的选用混凝土强度对于HF混凝土，设计强度达C30C40即可满足要求，其后期强度可达C45C60,砼强度与骨料强度匹配，个别工程也可使用C50。但当厚度较大时，应特别注意防止温度裂缝。在厚度大强约束而又不能解决温度裂缝的情况下，建议设计采用C35左右即可。许多工程实例说明，使用C30C40的HF混凝土，可以满足抗磨及抗高速水流空蚀的使用要求。,HF混凝土有关参数的确定,合理的选用钢筋保护层厚度根据多年的很多工程的应用经验和工程运行维护经验，目前有些工程保护层厚度太小，仅采用10cm的保护厚度，致使工程投入运行不久保护层就被冲磨掉了，受力钢筋网露出甚至被冲断了，迫使工程进行维修。又因维修厚度太小，选择维修材料及维修工艺困难，维修后使用的年限较短。建议底板保护层的厚度应不小于20cm，立墙可采用1020cm，推移质冲磨破坏特别严重的工程以及维修困难或不具备维修条件的工程，抗冲耐磨层内可不设受力钢筋网。,二滩水垫塘抗磨层磨损破坏及其保护层厚度,HF混凝土有关参数的确定,抗磨混凝土的设计厚度工程中抗冲耐磨混凝土的设计厚度，根据使用部位的不同而有所不同。对于泄冲闸底板、消力池底板和边墙、泄槽底板与边墙，一般采用60cm；水闸闸墩、泄洪洞、排沙洞以及部分工程的泄槽和消力池边墙等，因为无法分层浇筑或分层浇筑难度太大，一般均全部采用抗磨混凝土。对于维修工程，一般则根据工程的具体情况决定抗磨层的厚度，但对于水流中含有推移质的工程，其底板的厚度应不小于20cm。确定耐磨层厚度时还应考虑所使用的工程部位在发生破坏后是否具有维修条件、维修的难易程度和费用，维修过程对防洪、灌溉、发电等兴利作用的影响程度等等因素。,HF混凝土有关参数的确定,关于HF混凝土骨料品种的选择骨料的耐磨性能对混凝土的抗磨性能影响较大，硬度越大的骨料配制的混凝土耐磨性能越优。花岗岩类骨料较石灰岩和砂岩类骨料，所配制的混凝土的耐磨性要高得多。因此，设计中要根据工程的具体情况，对HF混凝土的骨料作一限定，尽量采用抗磨性能好的骨料，在一些推移质冲磨特别严重的工程部位，如一些推移质含量多粒径大的河流上的泄冲砂闸底板、消力池底板等部位，应考虑采用花岗岩类骨料或刚玉、铁矿石等。选取骨料品种时，要考虑骨料的硬度与推移质颗粒硬度的匹配问题。例如当河道泥沙硬度较大，而工地使用灰岩人工骨料时，耐磨部位建议采用河道天然骨料，这样既能解决抗磨问题又比较经济。,HF混凝土有关参数的确定,骨料最大粒径的确定除按常规情况考虑浇筑层的厚度、钢筋间距和浇筑方法（常态或泵送浇筑）外，对抗冲耐磨混凝土，还应考虑混凝土使用的工况：对于水流流速高有抗空蚀要求的泄水建筑物，建议采用最大粒径为40cm骨料。因为天然骨料颗粒间硬度是比较离散的，在泥沙冲磨作用下，不同硬度的骨料，其磨损速度差异较大，经过一段时间的运行后，硬度大的骨料磨损小而外凸，硬度小的骨料磨损大被淘进形成凹坑（再生不平整度）。如果骨料粒径太大，这种由于骨料间不均匀磨损所形成的不平整度就会加大，容易引起空蚀破坏。对于流速小无抗空蚀要求的工程，则可采用二级配混凝土或最大粒径为80cm的三级配混凝土。,刘家峡水电站泄水道普通砼冲磨后的表面,HF混凝土的组成,HF混凝土的组成：由水泥、水、优质粉煤灰、砂石骨料（或特种硬质骨料）、HF外加剂组成。水泥：要求使用强度等级为P.O42.5或以上的中热硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥；粉煤灰：级或粉煤灰HF外加剂：为HF混凝土专用的外加剂，其作用是激发粉煤灰的活性，使混凝土水化产物密实坚硬、强度提高。砂石骨料：要求尽量使用质地坚硬、级配好、针片状含量低的优质骨料,硅粉混凝土的缺点,干缩率大，易于产生干缩裂缝；泌水性太小，作面困难，易于出现表面不平整及塑性裂缝；工作性差，粘车粘罐，施工难度大；作为人工外加成分，体积大，在搅拌搂上堆放和加料入罐比较困难；早期强度发展很快，水化热放热快，温控要求高.表面的干缩裂缝易于成为诱导缝，在温度应力和结构应力作用下易于形成贯通裂缝。硅粉混凝土的缺点.doc,硅粉混凝土裂缝及破坏实例,龙羊峡、李家峡、公伯峡、二滩、小浪底、紫萍铺、宝珠寺、景洪、尼那、直岗拉卡、飞来峡、宝鸡峡、铜子壕、青居、石板水、三甲、大河家、峡村、通口,铁矿石混凝土的优缺点,缺点：比重差异太大，易产生离析，砼均匀性差；和易性差，施工难度大，翻铲困难；骨料颗粒级配差：粗骨料片状颗粒含量大，砂子偏粗且级配很差（姜射坝将其该为HF砼，三板溪余成百吨造价很高，不经济（每方矿石用量达3吨以上）；优点：抗冲击性能较好，但由于厚度较大时这一性能优势作用不大；抗磨性能较好，但由于铁矿石的硬度小于花岗岩，因此，铁矿石混凝土的抗磨性能小于花岗岩骨料混凝土，造价远高于后者。,铁矿石混凝土,聚丙烯纤维混凝土的优缺点,缺点：砼耐磨性能与砼骨料的硬度和胶材的硬度有关，聚丙烯纤维的加入由于没有改变砼的硬度和成分，因此不能提高砼的耐磨性能和抗空蚀性能表层4mm砂浆内的纤维在紫外线的作用下会老化；加入纤维，用水量增加、抗压强度均会降低；造价高优点：可提高砼的抗拉强度约15%30%，对提高砼的抗裂有利，但加入硅粉砼中并不能改善硅粉砼的干缩裂缝。对于温度裂缝效果也不大。抗冲击功大，但厚度较大时这一指标作用不大。,水工抗冲磨防空蚀技术规范存在的问题,强度要求过高，温控问题没有解决，会导致工程普遍的裂缝的产生。以表面抗磨强度代替混凝土的整体强度忽略