摘要：本文以福清电站取海水泵房工程为例，对掺纤维和硅粉防水混凝土在进水道和蜗壳区的应用及质量控制要点进行论述，分别从微硅粉等材料性能指标介绍、材料进场验收、混凝土配比试配、混凝土搅拌、混凝土浇注及养护等方面对掺硅粉混凝土施工质控要点进行论述。
关键词：微硅粉;纤维;海水循环泵;蜗壳区; 耐冲刷; 质量控制
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
中图分类号：TU528.32 文献标识码：A 文章编号：
1引言
微硅粉混凝土和砂浆在海港码头、水库大坝、水利涵闸、地铁、隧道、机场跑道等工程已有应用，取得了良好的质量效果。本文对补偿收缩纤维硅粉防水混凝土在取水泵房流道及蜗壳区的应用和质量控制进行着重论述。
2工程概况
本项目为福清电站取水泵房工程，为汽轮机发电厂房提供循环海水及整个厂区的消防用水。泵房主要区域包括鼓网区(闸门槽、粗细格栅、进水流道、鼓网间、轴承间等)和泵室区(暗渠、流道、蜗壳、泵室)。蜗壳区是CRF泵的嵌附主体，其形状似蜗牛壳，位于进水流道上端，标高为-22.65m~-13.75m，并与循环水涵洞相接。进水道、蜗壳作为CRF泵(海水循环泵)的重要组成部分，全部由钢筋混凝土浇筑而成。
取水泵房进水流道及蜗壳区结构对混凝土抗渗性和抗海水冲刷的耐磨性要求较高，本工程采用CF45P10硅粉混凝土，其配比中包括微硅粉、粉煤灰、钢筋阻绣剂、膨胀剂、纤维、缓凝型泵送剂、减水剂等外加剂，微硅粉的和减水剂的掺入有效的提高了混凝土的密实性和耐磨性能。
3纤维硅粉混凝土的原材料质量控制
3.1硅粉性能指标介绍及进场复检
微硅粉是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中，随废气逸出的烟尘经捕集装置收集后加密而成,其主要成分为二氧化硅。微硅粉平均粒径0.15~0.20µm，具有火山灰活性，可以填充水泥间的空隙，使浆体更致密，改善了水泥、骨料的微观组织结构，从而提高了混凝土的宏观物理力学性能(强度、抗渗、耐久性、耐磨性、弹性模量等)。硅粉的主要成分SiO2在碱性激发条件下，能与水泥水化析出的Ca(OH)2起反映，生成具有水硬性质的水化硅酸钙胶凝，这些胶凝堵塞在毛细管中，从而大大提高了混凝土的密实性和抗腐蚀性能。
本工程使用规格为900D的天恺牌加密微硅粉，二氧化硅含量可达到92%，堆积密度 550kg/m3。 硅粉进场复检(代表数量30t)应对二氧化硅含量、烧失量、比表面积、含水率、需水量比、活性指数等进行复检。
硅粉检测结果与国标要求对比表
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检验项目 |
二氧化硅（%） |
碱性氧化物（K2O+Na2O） |
CL（%） |
烧失量（%） |
含水率（%） |
比表面积（m2/kg） |
需水量比（%） |
活性指数，28d（%） |
|
《高强高性能混凝土用矿物外加剂》 |
≥85 |
用于计算总碱含量 |
0.02 |
≤6 |
≤3.0 |
≥15000 |
≤125 |
≥85 |
|
进场材料实际性能指标 |
92.12 |
0.58 |
0.15 |
2.25 |
0.6 |
19477 |
121 |
88 |
3.2聚丙烯纤维的性能指标及作用
本工程采用规格为PPF-HF-19/25-M-550-30的聚丙烯合成纤维,密度0.91g/m3，弹性模量3900MPa，长度19mm，直径29.4µm，耐碱性能99%，断裂延伸率21.77%，断裂强度608.38MPa，抗裂效能等级1级。
合成纤维可以在混凝土中形成乱向分布的重重网装撑托系统，提高混凝土的变形能力，有效地抑制混凝土早期干缩裂纹及离析裂纹的产生和发展，极大的减少了混凝土收缩裂纹，尤其是有效地抑制了连通裂纹的产生。从宏观上讲，就是纤维分散了混凝土的定向拉应力，从而达到抗裂的效果，改善了混凝土的抗渗性能。
3.3膨胀剂的性能指标
本工程使用硫铝酸盐类WG-HEA型抗裂防水剂，在混凝土中建立适量的预压应力，补偿混凝土的收缩，以满足混凝土的耐久性要求。
膨胀剂技术指标《混凝土膨胀剂》GB23439
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检验项目 |
指标值（I型） |
进场材料实际性能指标 |
|
细度 |
比表面积，（m2/kg） |
≥200 |
261 |
|
1.18mm筛筛余 |
≤0.5 |
0.1 |
|
凝结时间 |
初凝，min |
≥45 |
186 |
|
总凝，min |
≤600 |
244 |
|
限制膨胀率（%） |
水中 7d |
≥0.025 |
0.027 |
|
空气中21d |
≥-0.020 |
-0.005 |
|
抗压强度（MPa） |
7d |
≥20.0 |
27.1 |
|
28d |
≥40.0 |
47 |
3.4粉煤灰采用Ⅰ级优质粉煤灰，掺量为粉煤灰取代水泥的最大限量为20%。掺加粉煤灰可以节约水泥用量，减少水化热，对大体积混凝土裂纹控制有积极意义。
4 纤维硅粉混凝土工程施工质量控制：
4.1硅粉混凝土配合比
微硅粉在混凝土中一般有内掺和外掺两种方法，都要与减水剂配合使用，掺量一般为胶凝材料的5 %～10 % 。内掺法是用微硅粉代替部分水泥，水灰比一般保持不变，而外掺法指水泥用量不减少。本工程采用内掺法，粉煤灰、阻绣剂和硅粉分别替代部分水泥用量，配合比见下表：
|
CF45P10混凝土配合比（Kg/m3） |
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原材料 |
水 |
水泥 |
碎石5-25 |
砂 |
外加剂 |
粉煤灰 |
膨胀剂 |
硅灰 |
阻锈剂 |
纤维 |
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
出机170~175 |
补偿收缩CF45P10聚丙烯纤维硅粉混凝土以60天龄期抗压强度为验收依据，其试配抗压强度R3d达2 6MPa，R7d达37 MPa，R28d达49 MPa，R60d达55.5 MPa。水中14d限制膨胀率2.0×10-4，空气中28d限制干缩率2.6×10-4。
4.2纤维硅粉混凝土生产和运输
由于微硅粉独有的超细特性，微硅粉要求在骨料投料后立即投入，不得将粉状微硅粉加入已拌和妥的混凝土中。本工程搅拌机组硅粉和水泥使用同一台称量设备和下料口，在骨料投入后，分别投入硅粉和水泥，适当干拌后加入液状外加剂和水，混凝土强制搅拌时间为60秒，出机坍落度符合要求，均匀性良好。
纤维硅粉混凝土从出机到入模的时间应控制在0.5小时，当环境温度高于25℃时，应使用冰水搅拌混凝土，降低硅粉混凝土的出机温度和入模温度。
4.3蜗壳区模板安装分层浇灌
蜗壳区模板位于进水流道的上方，依据设计及模板厂家说明进行精确定位安装。蜗壳区模板系统由29段不同断面的模板组成，蜗壳模板第1段至第23段为蜗轮型，第24段至第28段逐渐变为圆形，第29段为圆形与通往汽轮机厂房的循环水涵洞相连接。
蜗壳区第2块浇灌区最深处为4.337m，大部分高度为3.837m、2.537m，在浇筑砼过程中，砼自由下落高度不应超过1.5m。为防止进水道模板底部混凝土出现蜂窝麻面，采取从一侧下料，另一侧用振捣棒引导，下料侧混凝土要高出弧底不大于500mm，直至引导侧混凝土高出弧底200～300mm，在浇筑的同时派工人进入进水道模板内用木锤敲打模板内侧，以利于模板面残余气体的排出，然后两边再同时对称下料，两侧高差不宜超过300mm。并在流道模板上开8个100mm*100mm的振捣口，以及时排除空气，保证混凝土密实。
蜗壳区第4浇灌区域模板为异型模板，异型结构与普通结构相交处存在分水角，浇筑高度达5160mm，属于大体积混凝土。第29段模板处(出水流道)为圆形模板，模板下部混凝土容易存在缺陷。第4浇灌区施工，应做好充分的准备工作，对重点部位需多人配合施工，按照技术交底的布料顺序进行分层分段振捣。
4.4纤维硅粉混凝土的振捣和养护
微硅粉混凝土的振捣要求密实，一般振捣时间为20~30s。微硅粉混凝土与普通混凝土浇注方法相同，但微硅粉混凝土早强的性能会使终凝时间提前，因此在浇注时应及时捣固。微硅粉混凝土有较大的粘稠性，应采用带振动功能的抹面设备或增加人工抹面次数。在砼凝结前，当表层水份的蒸发速度大于砼的泌水速度时，砼表面即出现干缩龟裂，应防止混凝土水份的过早蒸发，及时铺设塑料布、麻袋片并浇水养护。
大体积硅粉混凝土养护以蜗壳区第一浇灌区(标高：-24.950m～-22.650m)为例，第3天混凝土中间最高温度达到61℃，第14天中部最高温度42.2℃，平均每天降温1.56℃。14天养护期间环境温度17℃~30℃，温差较大，应结合测温结果和天气情况对混凝土保温材料厚度进行及时调整，保证降温速率在2℃/天，各个点里表温差控制在25℃以内。
4.5混凝土外观质量要求
进水流道和蜗壳区混凝土的外观平整度要求控制在1mm之内，若表面存在错台或凹坑，会造成近壁水流流态紊乱，对混凝土形成不均匀磨损和淘刷。混凝土模板拆除后必须对拼缝处进行打磨，对存在麻面部位应使用环氧树脂修补砂浆进行返修，最终达到平整光滑的效果。
5 结束语
在取水泵房工程流道混凝土中添加微硅粉、聚丙烯纤维、抗裂防水剂、粉煤灰、阻锈剂等外加剂，提高了混凝土的抗裂、耐磨、和易性等性能，在福清电站海水循环泵房工程中成功应用，取得了良好的质量效果。
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文章名称：
掺硅粉防水混凝土在海水泵房的应用和质量控制
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