肯斯瓦特水利枢纽工程抗冲耐磨混凝土设计及应用

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1、水利科研东北水利水电2013年第6期[文章编号】1o02一o624(2013)O6—0o46—03肯斯瓦特水利枢纽工程抗冲耐磨混凝土设计及应用姜波，王军(新疆农八师肯斯瓦特水利枢纽工程建设管理局，新疆石河子832000)[摘要】肯斯瓦特水利枢纽工程泄洪建筑物泄流时将承受高速水流的破坏。按照规范要求需采用抗冲磨混凝土。本文对采用HF抗冲磨赉】与硅粉混凝土进行了抗冲磨对比试验，实验结果表明：在凝胶材料基本相同的条件下，硅粉混凝土、HF混凝土28d抗磨强度均能满足规范要求，但HF混凝土施工性能较好，容易保证施工质量。[关键词】HF抗冲磨剂；混凝土；肯斯瓦特水利枢纽工

2、程[中图分类号●TV431【文献标识码】A1工程概况裹1溢洪道泄槽水力计算表肯斯瓦特水库位于玛纳斯河中游河段，坝址东距乌鲁木齐市192km，北距石河子市50km。该工程是以防洪、兼顾灌溉、发电的为大(2)型Ⅱ等工程。水库正常蓄水位990m，设计洪水位992．98m，校核洪水位993．49m，最大坝高129．40m，总库容1．88亿，调节库容0．39亿m3，为日调节水库。控制电站装机容量100MW(3台单机容量3OMW，1台单机容量10MW)，设计年发电量2．7亿kW·h，工程总工期52个月。肯斯瓦特水利枢纽工程是由拦河坝、右岸溢洪道、泄洪洞、发电引水系统及电站

3、厂房等主要建筑物组成。2工程泄洪形式工程泄洪建筑物有溢洪道和泄洪洞。溢洪道位于右岸坝肩处，开敞式布置。设计泄量1895．0mVs，校核泄量500mVs。“龙抬头”曲线段泄洪洞断面尺寸6mX6．7m，为2122．0mVs，下游消能防冲标准相应泄量为532m3／s。溢城门洞型，顶拱角为120o。根据能量方程用分段求和法计洪道由进水渠、控制段、泄槽段、消力池、出水渠组成。溢洪算沿程的水深及流速，见表2。道泄槽段为矩形断面，按设计流量、校核流量及消能防冲表2泄洪洞洞身水力计算表标准3种工况进行计算，采用分段求和法逐段推算水力要素，见表1。由表1可以看出，最大流速发生在

4、泄槽段末端上，最大流速42．49m／s。泄洪洞在枢纽中的作用是渲泄洪水、冲砂、水库放空。泄洪洞进水塔及泄洪洞轴线与导流洞轴线在平面上重合，两洞高程相差50．0m，采用龙抬头与导流洞结合，为无压洞泄洪洞，总长900．14m，由引渠段、进水塔、龙抬头、洞身由表2可以看出，最大流速发生在反弧段上，最大流结合段、出口泄槽段、消力池及护坦段组成，设计泄量为速37．84m／so·46·2013年第6东北水利水电水利科研3抗冲耐磨材料选择表5现浇二级配C40硅粉、C40I-IF混凝土试验配合比该工程泄洪建筑物最大流速接近42．5m／s，按规范要划；唰水胶比徭用量掺量嚣掺量掺

5、量一_瓣⋯黼⋯獭”⋯，M*}I求须进行抗冲耐磨材料设计。目前，国内高流速的工程中^萼·，％／9(／9l^丑m抗冲耐磨材料用的较多的有：硅粉混凝土、钢纤维混凝土、环氧砂浆及HF混凝土等。I-IF混凝土主要为在混凝土中添加HF抗冲耐磨剂与粉煤灰，以提高混凝土抗冲磨性能的混凝土。HF抗冲耐磨剂掺入混凝土中后，可有效激发粉煤灰的活性。HF混凝土在和易性方面，由于粉煤灰的微集料效应，使粉煤灰混凝土的抗剪力显著减小，在外力作用下，易产生流动，因此，在施工方面混凝土易于振捣密实出浆和收光抹面。在水利水电工程中，硅粉混凝土和HF混凝土应用最为广泛，在许多工程中得到成功应用。这

6、里重点分析硅粉混凝土和HF混凝土的材料的抗冲磨性。5抗冲磨混凝土配合比设计4原材料性能肯斯瓦特泄洪洞及溢洪道抗冲磨混凝土设计指标为：4．1水泥二级配、强度等级C40，抗冻等级F2o0。现浇二级配C40硅此次混凝土试验采用了屯河水泥股份有限公司粉、C40HF混凝土试验配合比见表5。P．042．5和P．052．5水泥，其物理力学性能检验结果见表6抗冲磨试验结果3，化学成份见表4。裹3水泥物理力学性能检验结果此试验采用圆环冲刷仪，叶轮转速14．3m／s，圆环试件厚度为60mm，外径400l-niT1，内径290rl'llTl。试件分别于28d养护天后放人圆环中，加水

7、与不同材料组成的磨料，揪⋯在高速水流作用下进行抗冲刷试验。抗冲磨性能是以单位面积上单位时间的磨耗量为指标，磨耗量愈小，抗冲磨强度愈高，其混凝土抗冲磨性愈佳。其试验结果见表6，由试验结果可以看出，C40现浇混凝土中HF混凝土抗磨性能与硅粉混凝土性能基本一致，均能满足设计要求。4．2粉煤灰粉煤灰采用玛纳斯电厂生产的I级粉煤灰，其物理性能检验结果为：密度2．2g／cm3。烧失量2．24％。细度4．6％，表6CA0硅粉及HF混凝土抗冲磨试验结果需水量比95％，SO+含量1．41％；化学检验结果SiO2，o3，7抗冲磨混凝土的确定Fe203，CaO，MgO。K20，Na

8、20，R．20含量分别为59．58％，