钢纤维混凝土在溢洪道挑坎工程中的应用.pdf

6 6 海河水利 2 0 1 4 年 l O 月 DOI ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 4 - 7 3 2 8 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 2 4 钢纤维混凝土在溢洪道挑坎工程中的应用 王桂青 ( 唐山市陡河水库管理处 ， 河北 唐 山0 6 3 0 2 1 ) 摘 要： 陡河水库溢洪道挑坎受力复杂， 对混凝土要求较高。采取在混凝土中加入钢纤维的措施 ， 通过对材料的 严格检验和多次配合比试验及对施工工艺严格控制 ， 建成后溢洪道挑坎处混凝土的各项性能均达到设计要求， 使用寿命得到延长。 关键词： 脉动水流； 应力集中； 抗压强度； 不均匀沉陷 中图分类号： T V 4 3 1 ~ ．3 ； T V 6 5 1 ． 1 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 4 — 7 3 2 8 ( 2 0 1 4 ) 0 5 — 0 0 6 6 — 0 2 1 概 述 陡河水库溢洪道为正槽式结构， 设计泄洪流量 1 1 9 0 i n ／ s ， 堰型为开敞式实用堰 ， 采用挑流消能方 式 ， 消能防冲设施建于1 9 8 9 年8 月。溢洪道挑坎在 泄洪时承受高速脉动力水流的冲击 ， 不时有强烈 的 空蚀现象发生， 冬季还要经过反复的冻融循环， 该部 位对混凝土的要求较高。钢纤维混凝土具有较高的 抗拉、 抗弯、 抗剪和抗疲劳能力， 陡河水库溢洪道挑 坎工程施工中使用了钢纤维混凝土。实践证明， 钢 纤维混凝土的应用满足了溢洪道挑坎 的结构和力学 要求， 延长了挑坎的使用寿命。 2 力学原理 钢纤维混凝土中水泥基体结构与钢纤维结构是 不相 同的， 使钢纤维与基体之间产生界面层 ， 钢纤维 混凝土的性能主要由混凝土、 钢纤维以及它们之间 的界面特性所决定 。挑坎部 位在高速水 流的冲击 下， 使混凝土受到拉力， 通过纤维一基体界面把一部 分荷载传递给钢纤维， 使纤维和混凝土基体共同承 担荷载， 减缓受力处混凝土的应力集中程度。加入 适当体积的钢纤维， 可使应力集中现象消失。钢纤 维在混凝土中均匀散乱地分布着 ， 对混凝土每个方 向都起到增强与增韧作用。钢纤维的加入对混凝土 的性能有如下改善： ①减少混凝土中裂缝的产生， 减 少面层厚度 ， 降低混凝土的用量； ②加长伸缩缝间 距， 提高构件的使用性能； ③钢纤维在混凝土中起到 收稿 日期 ： 2 0 1 4 — 0 7 — 2 1 作者简介： 王桂青( 1 9 7 2 一 ) ， 女， 高级工程师， 主要从事水利工程管 理工作 。 箍筋约束混凝土的作用 ， 不仅能提高混凝土结构的 抗剪能力， 还能减少箍筋用量， 解决结构复杂区域因 钢筋密集使混凝土难于浇注的问题 。 3 混凝土配合比确定及材料选用 3 ． 1 混 凝土 配合 比确 定 钢纤维混凝土中钢纤维体积率选用 1 ．0 ％， 水泥 采用普通硅酸盐水泥。在施工前做了混凝土配合比 试验， 试验结果见表1 。根据表 1 的试验结果， 采用第 三种配合比， l m 混凝土中各种材料用量分别为 ： 水 泥2 9 5 k g ， 水 1 8 0 k g ， 砂 6 7 4 k g ， 钢纤维7 9 k g ， 碎石 1 2 5 1 k g ， 水泥、 水 、 砂、 钢纤维、 碎石的比值 1 ： 0 ．6 1 ： 2 ．2 8 ： 0 ．2 7 ： 4 ．2 4 ， 水灰比0 ．6 1 ， 2 8 d 龄期混凝土抗压强 度 2 1 0 k g ／ c m 。采用素混凝土施工 的边墙护坡段 ， 1 In 混凝土中各种材料用量分别为： 水泥4 0 0 k g ， 水2 0 0 k g ， 砂 6 1 2 k g ， 碎石 1 1 8 8 k g ， 2 8 d 龄期混凝土抗压强 度 2 0 7 k g ／ c m 。经试验 ， 钢纤维混凝土的抗冻性 、 抗 渗性、 抗碳化性能均高于边墙护坡段的素混凝土。 两者相 比， 挑坎段混凝土中加入钢纤维， 在减少水泥 用量2 6 ．3 ％的情况下， 同样可以达到设计抗压强度。 表1 混凝土配合比试验结果 惜 s ／一k g ／k g 甏 嚣 2 0 0 38 2 1 9 5 6 2 0 7 9 1 2 0 3 3 2 5 2～4 21 6 2 0 0 3 0 3 l 8 5 6 6 9 7 9 1 2 4 3 4 2 5 3—5 2l 5 2 0 0 2 9 5 1 8 0 6 7 4 7 9 1 2 51 4 25 3—5 21 0 2 0 0 4 0 0 2 0 0 61 2 7 9 1 1 8 8 3 25 2—4 2 2 5 1 5 0 28 2 1 7 5 6 0 2 7 9 1 2 41 3 2 5 2—4 1 6 6 3 ． 2 材料质量要求 为了保证溢洪道挑坎段能够达到设计强度要求，