摘要：本文以福清電站取海水泵房工程為例，對摻纖維和硅粉防水混凝土在進水道和蝸殼區的應用及質量控制要點進行論述，分別從微硅粉等材料性能指標介紹、材料進場驗收、混凝土配比試配、混凝土攪拌、混凝土澆注及養護等方面對摻硅粉混凝土施工質控要點進行論述。
關鍵詞：微硅粉;纖維;海水循環泵;蝸殼區; 耐沖刷; 質量控制
Abstract: Making the sea water taking pump project of Fuqing power station as an example, this paper expounds the application and quality control points of fiber and silicon powder waterproof concrete in into the waterways and the spiral case, respectively from the silicon powder material performance index is introduced, the material approach acceptance, concrete match with competition, concrete mixing, concrete pouring and maintenance.
Key words: tiny silicon powder; fiber; sea water circulation pump; volute area; resistance to erosion; quality control
中圖分類號：TU528.32 文獻標識碼：A 文章編號：
1引言
微硅粉混凝土和砂漿在海港碼頭、水庫大壩、水利涵閘、地鐵、隧道、機場跑道等工程已有應用，取得了良好的質量效果。本文對補償收縮纖維硅粉防水混凝土在取水泵房流道及蝸殼區的應用和質量控制進行著重論述。
2工程概況
本項目為福清電站取水泵房工程，為汽輪機發電廠房提供循環海水及整個廠區的消防用水。泵房主要區域包括鼓網區(閘門槽、粗細格柵、進水流道、鼓網間、軸承間等)和泵室區(暗渠、流道、蝸殼、泵室)。蝸殼區是CRF泵的嵌附主體，其形狀似蝸牛殼，位于進水流道上端，標高為-22.65m~-13.75m，并與循環水涵洞相接。進水道、蝸殼作為CRF泵(海水循環泵)的重要組成部分，全部由鋼筋混凝土澆筑而成。
取水泵房進水流道及蝸殼區結構對混凝土抗滲性和抗海水沖刷的耐磨性要求較高，本工程采用CF45P10硅粉混凝土，其配比中包括微硅粉、粉煤灰、鋼筋阻繡劑、膨脹劑、纖維、緩凝型泵送劑、減水劑等外加劑，微硅粉的和減水劑的摻入有效的提高了混凝土的密實性和耐磨性能。
3纖維硅粉混凝土的原材料質量控制
3.1硅粉性能指標介紹及進場復檢
微硅粉是工業電爐在高溫熔煉工業硅及硅鐵的過程中，隨廢氣逸出的煙塵經捕集裝置收集后加密而成,其主要成分為二氧化硅。微硅粉平均粒徑0.15~0.20µm，具有火山灰活性，可以填充水泥間的空隙，使漿體更致密，改善了水泥、骨料的微觀組織結構，從而提高了混凝土的宏觀物理力學性能(強度、抗滲、耐久性、耐磨性、彈性模量等)。硅粉的主要成分SiO2在堿性激發條件下，能與水泥水化析出的Ca(OH)2起反映，生成具有水硬性質的水化硅酸鈣膠凝，這些膠凝堵塞在毛細管中，從而大大提高了混凝土的密實性和抗腐蝕性能。
本工程使用規格為900D的天愷牌加密微硅粉，二氧化硅含量可達到92%，堆積密度 550kg/m3。 硅粉進場復檢(代表數量30t)應對二氧化硅含量、燒失量、比表面積、含水率、需水量比、活性指數等進行復檢。
硅粉檢測結果與國標要求對比表
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檢驗項目 |
二氧化硅（%） |
堿性氧化物（K2O+Na2O） |
CL（%） |
燒失量（%） |
含水率（%） |
比表面積（m2/kg） |
需水量比（%） |
活性指數，28d（%） |
|
《高強高性能混凝土用礦物外加劑》 |
≥85 |
用于計算總堿含量 |
0.02 |
≤6 |
≤3.0 |
≥15000 |
≤125 |
≥85 |
|
進場材料實際性能指標 |
92.12 |
0.58 |
0.15 |
2.25 |
0.6 |
19477 |
121 |
88 |
3.2聚丙烯纖維的性能指標及作用
本工程采用規格為PPF-HF-19/25-M-550-30的聚丙烯合成纖維,密度0.91g/m3，彈性模量3900MPa，長度19mm，直徑29.4µm，耐堿性能99%，斷裂延伸率21.77%，斷裂強度608.38MPa，抗裂效能等級1級。
合成纖維可以在混凝土中形成亂向分布的重重網裝撐托系統，提高混凝土的變形能力，有效地抑制混凝土早期干縮裂紋及離析裂紋的產生和發展，極大的減少了混凝土收縮裂紋，尤其是有效地抑制了連通裂紋的產生。從宏觀上講，就是纖維分散了混凝土的定向拉應力，從而達到抗裂的效果，改善了混凝土的抗滲性能。
3.3膨脹劑的性能指標
本工程使用硫鋁酸鹽類WG-HEA型抗裂防水劑，在混凝土中建立適量的預壓應力，補償混凝土的收縮，以滿足混凝土的耐久性要求。
膨脹劑技術指標《混凝土膨脹劑》GB23439
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檢驗項目 |
指標值（I型） |
進場材料實際性能指標 |
|
細度 |
比表面積，（m2/kg） |
≥200 |
261 |
|
1.18mm篩篩余 |
≤0.5 |
0.1 |
|
凝結時間 |
初凝，min |
≥45 |
186 |
|
總凝，min |
≤600 |
244 |
|
限制膨脹率（%） |
水中 7d |
≥0.025 |
0.027 |
|
空氣中21d |
≥-0.020 |
-0.005 |
|
抗壓強度（MPa） |
7d |
≥20.0 |
27.1 |
|
28d |
≥40.0 |
47 |
3.4粉煤灰采用Ⅰ級優質粉煤灰，摻量為粉煤灰取代水泥的最大限量為20%。摻加粉煤灰可以節約水泥用量，減少水化熱，對大體積混凝土裂紋控制有積極意義。
4 纖維硅粉混凝土工程施工質量控制：
4.1硅粉混凝土配合比
微硅粉在混凝土中一般有內摻和外摻兩種方法，都要與減水劑配合使用，摻量一般為膠凝材料的5 %～10 % 。內摻法是用微硅粉代替部分水泥，水灰比一般保持不變，而外摻法指水泥用量不減少。本工程采用內摻法，粉煤灰、阻繡劑和硅粉分別替代部分水泥用量，配合比見下表：
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CF45P10混凝土配合比（Kg/m3） |
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原材料 |
水 |
水泥 |
碎石5-25 |
砂 |
外加劑 |
粉煤灰 |
膨脹劑 |
硅灰 |
阻銹劑 |
纖維 |
坍落度 |
|
每立方米用量 |
178 |
286 |
1072 |
676 |
7.29~8.62 |
90 |
35 |
31 |
12 |
0.9 |
入模140±20
出機170~175 |
補償收縮CF45P10聚丙烯纖維硅粉混凝土以60天齡期抗壓強度為驗收依據，其試配抗壓強度R3d達2 6MPa，R7d達37 MPa，R28d達49 MPa，R60d達55.5 MPa。水中14d限制膨脹率2.0×10-4，空氣中28d限制干縮率2.6×10-4。
4.2纖維硅粉混凝土生產和運輸
由于微硅粉獨有的超細特性，微硅粉要求在骨料投料后立即投入，不得將粉狀微硅粉加入已拌和妥的混凝土中。本工程攪拌機組硅粉和水泥使用同一臺稱量設備和下料口，在骨料投入后，分別投入硅粉和水泥，適當干拌后加入液狀外加劑和水，混凝土強制攪拌時間為60秒，出機坍落度符合要求，均勻性良好。
纖維硅粉混凝土從出機到入模的時間應控制在0.5小時，當環境溫度高于25℃時，應使用冰水攪拌混凝土，降低硅粉混凝土的出機溫度和入模溫度。
4.3蝸殼區模板安裝分層澆灌
蝸殼區模板位于進水流道的上方，依據設計及模板廠家說明進行精確定位安裝。蝸殼區模板系統由29段不同斷面的模板組成，蝸殼模板第1段至第23段為蝸輪型，第24段至第28段逐漸變為圓形，第29段為圓形與通往汽輪機廠房的循環水涵洞相連接。
蝸殼區第2塊澆灌區最深處為4.337m，大部分高度為3.837m、2.537m，在澆筑砼過程中，砼自由下落高度不應超過1.5m。為防止進水道模板底部混凝土出現蜂窩麻面，采取從一側下料，另一側用振搗棒引導，下料側混凝土要高出弧底不大于500mm，直至引導側混凝土高出弧底200～300mm，在澆筑的同時派工人進入進水道模板內用木錘敲打模板內側，以利于模板面殘余氣體的排出，然后兩邊再同時對稱下料，兩側高差不宜超過300mm。并在流道模板上開8個100mm*100mm的振搗口，以及時排除空氣，保證混凝土密實。
蝸殼區第4澆灌區域模板為異型模板，異型結構與普通結構相交處存在分水角，澆筑高度達5160mm，屬于大體積混凝土。第29段模板處(出水流道)為圓形模板，模板下部混凝土容易存在缺陷。第4澆灌區施工，應做好充分的準備工作，對重點部位需多人配合施工，按照技術交底的布料順序進行分層分段振搗。
4.4纖維硅粉混凝土的振搗和養護
微硅粉混凝土的振搗要求密實，一般振搗時間為20~30s。微硅粉混凝土與普通混凝土澆注方法相同，但微硅粉混凝土早強的性能會使終凝時間提前，因此在澆注時應及時搗固。微硅粉混凝土有較大的粘稠性，應采用帶振動功能的抹面設備或增加人工抹面次數。在砼凝結前，當表層水份的蒸發速度大于砼的泌水速度時，砼表面即出現干縮龜裂，應防止混凝土水份的過早蒸發，及時鋪設塑料布、麻袋片并澆水養護。
大體積硅粉混凝土養護以蝸殼區第一澆灌區(標高：-24.950m～-22.650m)為例，第3天混凝土中間最高溫度達到61℃，第14天中部最高溫度42.2℃，平均每天降溫1.56℃。14天養護期間環境溫度17℃~30℃，溫差較大，應結合測溫結果和天氣情況對混凝土保溫材料厚度進行及時調整，保證降溫速率在2℃/天，各個點里表溫差控制在25℃以內。
4.5混凝土外觀質量要求
進水流道和蝸殼區混凝土的外觀平整度要求控制在1mm之內，若表面存在錯臺或凹坑，會造成近壁水流流態紊亂，對混凝土形成不均勻磨損和淘刷。混凝土模板拆除后必須對拼縫處進行打磨，對存在麻面部位應使用環氧樹脂修補砂漿進行返修，最終達到平整光滑的效果。
5 結束語
在取水泵房工程流道混凝土中添加微硅粉、聚丙烯纖維、抗裂防水劑、粉煤灰、阻銹劑等外加劑，提高了混凝土的抗裂、耐磨、和易性等性能，在福清電站海水循環泵房工程中成功應用，取得了良好的質量效果。
