馬文竣

（青海省水利水電工程局有限責任公司，青海 西寧 810001）

近年來，硫酸鹽侵蝕破壞逐漸成為影響水利工程耐久性的主要原因之一。硫酸鹽對混凝土的破壞是多方面的，主要表現為化學腐蝕與物理破壞的雙重作用，使用高抗硫混凝土已成為目前解決此類問題的關鍵手段。

文章主要結合高抗硫混凝土在格爾木市溫泉水庫除險加固工程中的應用，對高抗硫混凝土在水利工程防硫酸侵蝕工作中的作用進行研究分析。

1 工程及地質概況

1.1 工程概況

格爾木市溫泉水庫屬Ⅱ等大（2）型工程，為多年調節(jié)水庫，水庫樞紐由大壩、放水洞、溢洪道三大主要建筑物組成，主要建筑物均為2 級，次要建筑物為3 級。格爾木市溫泉水庫的主要工程任務是防洪和發(fā)電，即為下游梯級電站供水、提高電站的供電能力。其設計洪水標準為100 年一遇，按2000 年一遇洪水校核；水庫校核洪水位3958.1 m，總庫容2.55×108m3，其中調洪庫容0.93×108m3，興利庫容1.5×108m3，二者庫容重疊0.16×108m3；設計洪水位3957.3 m，相應庫容2.15×108m3；正常水位3956.4 m，相應庫容1.8×108m3；死水位3951.7 m，相應庫容0.3×108m3。結合工程地質情況，地震設防烈度為Ⅷ度。

1.2 工程地質環(huán)境

格爾木市溫泉水庫加固工程場地按《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）劃分，環(huán)境類別屬Ⅱ類，場地土屬弱- 中鹽漬土，對鋼筋混凝土中的鋼筋具有弱- 中腐蝕性。地下水中SO42-含量達5140 mg/L～5480 mg/L，對混凝土具有結晶類硫酸性強腐蝕作用。混凝土侵蝕破壞現狀見圖1。

圖1 混凝土侵蝕破壞現狀

2 高抗硫酸鹽混凝土在溫泉水庫中的應用

高抗硫酸鹽混凝土使用高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥（簡稱P·HSR）作為膠凝材料。高抗硫酸鹽水泥是以特定礦物組成的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細制成的具有抵抗較高濃度的硫酸根離子侵蝕的專用水泥[1]。高抗硫酸鹽混凝土具有抗?jié)B性好，強度高，裂縫少等優(yōu)點，由其澆筑的混凝土構件結構穩(wěn)定，整體力學性能優(yōu)良，能顯著提高硫酸根離子和氯離子的腐蝕作用，提高工程耐久性。

2.1 高抗硫酸鹽混凝土在工程中的設計要求

溫泉水庫除險加固工程根據地質環(huán)境類別和混凝土結構耐久性要求，工程基礎均采用高抗硫酸鹽混凝土，按照強腐蝕設計條件處理，水泥采用P·HSR42.5 高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥?；炷翉姸炔坏陀贑40，水泥用量不低于350 kg/m3，水灰比不大于0.4，同時鋼筋保護層厚度不小于50 mm，在基礎以及溢洪道表面涂刷防腐涂料，延緩腐蝕。

2.2 高抗硫酸鹽混凝土的生產

2.2.1 原材料控制

（1）水泥

水泥品種選用P·HSR42.5 高抗硫硅酸鹽水泥，由保管員和質檢員對水泥的外觀進行檢查，合格后辦理入庫手續(xù)。每批水泥均應有出廠合格證和復檢資料，由試驗員和監(jiān)理工程師按有關規(guī)定，對每批水泥進行抽樣復檢，合格后方后使用。

以400 t 同廠家、同品種、同標號水泥作為一個取樣單位，不足400 t 時按一個取樣單位處理。檢測項目主要包括凝結時間、水泥強度、含堿量、體積安定性及水化熱等。

到場的水泥按不同出廠批號、品種、強度等級等分別貯存在倉庫中，設防潮層，防止水泥變質。水泥袋距地面邊墻距離不少于30 cm，堆放高度不得超過15 袋。

水泥進入拌和機時，應采取有效降溫措施，控制溫度不得超過60℃，并應經監(jiān)理工程師批準后方可使用。

（2）水

采用庫區(qū)中的水作為混凝土拌制和養(yǎng)護用水。進場后提前對水質進行化驗，避免拌和用水所含物質影響混凝土的和易性和強度增長，從而引起鋼筋和混凝土的腐蝕。

（3）骨料

作為混凝土的主要原料，骨料在建筑物中主要起骨架和支撐的作用。本工程所用骨料從格爾木市南郊砂料場采購。施工現場不同粒徑的骨料分別堆存，并在骨料存放區(qū)內砌筑隔斷。

2.2.2 混凝土配合比設計及調整

混凝土配合比設計在滿足設計和施工所要求的強度、容重、和易性、抗凍性及抗?jié)B性等條件下，單位體積混凝土的各種材料用量應力爭做到經濟，且能夠保證混凝土質量最優(yōu)。主要設計參數應滿足以下原則：

水灰比：水灰比是影響混凝土密實性、耐久性的主要因素的，應嚴格控制水灰比。本工程混凝土水灰比不超過合同的有關規(guī)定；單位用水量：單位用水量主要控制混凝土拌和物流動性，以滿足混凝土拌和物流動性的要求為準；砂率：砂率會影響拌和物的流動性、粘聚性和保水性。本工程經試驗確定最優(yōu)砂率；水泥用量：混凝土水泥用量滿足技術規(guī)范要求；外加劑：根據技術規(guī)范要求，混凝土有抗?jié)B抗凍要求的摻引氣劑；為降低水泥用量摻減水劑；高強度水泥摻硅粉等。

施工過程中按照設計和技術條款要求進行混凝土配合比設計和調整，保證其水灰比不超過0.5；充分利用水泥的活性，減少水泥水化熱；根據砂石、粉煤灰中的含水量及時調整用水量；機械拌和，攪拌均勻；嚴格控制配合比試驗環(huán)境條件如表1：

表1 混凝土試驗環(huán)境條件

在施工過程中，所用材料發(fā)生變化需要改變配合比時，報監(jiān)理工程師批準后重新試驗。

2.3 高抗硫酸鹽混凝土澆筑流程

高抗硫混凝土澆筑流程如圖1。

圖1 高抗硫混凝土澆筑流程

2.4 高抗混凝土拌和、運輸系統(tǒng)

（1）混凝土拌和系統(tǒng)

根據本工程特點，結合設計規(guī)劃，按照滿足混凝土運輸設備的最大運輸半徑和運距的原則，本工程擬采用集中布置方式，設一個拌和站一套拌合系統(tǒng)。拌和站布置在溢洪道Ⅱ左側0+350左右處。

（2）混凝土輸送設備

拌和站至澆筑區(qū)的混凝土運輸用2 臺3 m3混凝土運輸罐車進行水平運輸。配置1 臺25 t 和1 臺25 t 汽車吊吊運入倉。

（3）高抗硫混凝土拌合

結合格爾木溫泉水庫地形特點，高抗混凝土選用現場拌制方式，嚴格按照混凝土配料單進行配料，高抗混凝土組成材料的配料量均以重量計。稱量的允許偏差不應超過表2 規(guī)定?；炷良儼韬蜁r間不少于規(guī)范要求的最少拌和時間。每臺班拌和前，檢查拌合站葉片的磨損情況，在混凝土拌和過程中，定時檢測骨料含水量，必要時應加密檢測?；炷翐胶土显诂F場采用干摻法，且必須攪拌均勻。

表2 高抗混凝土材料允許偏差

（4）混凝土工程主要機械配置

混凝土施工主要機械設備表3。

表3 混凝土施工主要機械設備

2.5 高抗混凝土澆筑施工

（1）混凝土澆筑順序為：先澆筑高強度等級，后澆筑低強度等級；先澆筑墻柱，后澆筑梁板。混凝土搗實使用內部機械振搗；混凝土構件頂面部分或其他特殊地方采用外部機械振搗，振搗頻率每分鐘不少于4500 脈沖。澆筑之前，先平鋪一層2 cm～3 cm 厚的水泥砂漿，其水灰比與混凝土澆筑強度相適應，保證新老混凝土施工面結合良好。

（2）混凝土澆筑時采用臺階施工法或平鋪法，按一定方向、次序、厚度，分層進行，分層下料、分層振搗，振搗采用插入式振搗器，振搗棒插入下層混凝土50 mm～100 mm，且振搗器插點均勻排列，移動間距不大于1.5 倍的作用半徑，快插慢提，振搗均勻，不得漏振，變換插入式振搗棒在混凝土拌合物中的水平位置時，豎向緩慢拔出，不得放在拌合物內平拖。

（3）當梁與強、柱節(jié)點鋼筋較密時，加強二次振搗，直至表面出現浮漿、不再陷落、混凝土停止下沉、不冒氣泡、泛漿、表面平坦為止。當混凝土澆至梁板面時，采用平板振搗器沿垂直澆筑方向來回振搗，振搗完后及時刮平，并分別在混凝土初凝和終凝之前進行兩次壓實、抹平，壓平過程中嚴禁向混凝土表面灑水，并應防止過度操作表面混凝土的質量。

（4）對于該工程高抗硫混凝土結構的施工縫，在混凝土澆筑完畢初凝后，立即將表面鑿毛，鑿除混凝土表面的粉煤灰、浮漿，露出混凝土中的石子。

3 結論及建議

依據《水利水電工程施工質量檢測與評定規(guī)程》SL176-2007，《水利水電基本建設工程單元工程質量等級評定標準》249.1-88對監(jiān)測資料進行綜合評定:格爾木市溫泉水庫分部工程優(yōu)良率100%，單位工程評定優(yōu)良，工程質量等級優(yōu)良。由此可知，高抗硫酸鹽混凝土能顯著提高工程對環(huán)境的適應性和耐久性，可以在水利工程中廣泛應用。青海省鹽堿地分布廣泛，在工程運行過程中，土壤或地下水中腐蝕因子會嚴重影響工程壽命，因此，使用高抗硫酸鹽混凝土，表層涂刷防腐劑普遍適用，且可以取得較好的效果[3]。