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摘要：文章通过对掺入聚丙烯纤维和不同掺量的硅粉、粉煤灰的混凝土性能试验和研究，确定其适应掺量，并对确定适宜掺量后抗冲磨混凝土性能进行相关试验，确定配合比参数，通过现场应用与检测，各项指标满足设计要求。
关键词：聚丙烯纤维 硅粉 抗冲磨混凝土性能
瀑布沟水电站位于大渡河中游、四川省汉源县及甘洛县两县交界处，是一座以发电为主，兼有防洪、拦砂等综合利用效益的水利枢纽。水库总库容55.77亿m3，电站总装机容量3300MW，拦河坝为砾石土心墙土石坝，最大坝高186m。电站主要泄洪建筑物为Ⅰ级建筑物，具有大泄量、高流速等特点。
原材料检测情况
第一，水泥。试验用水泥为四川嘉华企业（集团）股份有限责任公司生产的嘉华牌中热42.5水泥。其物理力学性能满足国家标准要求。第二，粉煤灰。粉煤灰采用四川广安电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，其物理力学性能检测成果符合Ⅰ级粉煤灰标准要求。第三，硅粉。硅粉为成都东蓝星科技发展有限公司供应的硅粉，其物理力学性能及化学成分检测成果均满足要求。第四，外加剂。外加剂为江苏博特新材料有限公司的生产的JM-PCA（减缩抗裂型）聚羧酸类高效减水剂，具有分散性能高、适用范围广、坍落度损失小、抗压强度比高、绿色环保等优点。掺外加剂混凝土基本性能检测成果见表1，其品质指标满足要求（试验时其掺量为0.8％）。
第五，纤维。纤维采用成都东蓝星科技发展有限公司的聚丙烯纤维，长度19mm，直径50µm，掺量为厂家推荐的0.9kg/m3。其纤维性能的检测成果满足要求。第六，粗细骨料。粗细骨料为瀑布沟水电站觉托砂石厂生产的人工骨料。通过不同掺量的外加剂净浆流动度试验，确定外加剂的最佳掺量为0.7％，其检测成果表2。
聚丙烯纤维硅粉混凝土性能试验研究
（一）粉煤灰掺量对硅粉混凝土性能的影响
采用0.42的水胶比，硅粉掺量为8％的参数，进行不同粉煤灰掺量对硅粉混凝土性能影响的试验，其结果见表3。
（二）硅粉掺量对混凝土性能的影响
采用0.42的水胶比，进行了不同硅粉的掺量对混凝土性能影响的试验结果见表4。
（三）聚丙烯纤维对硅粉混凝土性能的影响
采用厂家推荐的0.9kg/m3纤维的掺量，进行了掺聚丙烯纤维硅粉混凝土性能影响试验，其试验结果见表5。
（四）聚丙烯纤维硅粉混凝土性能试验
根据指定的原材料和试验确定的混凝土参数，进行了聚丙烯纤维硅粉抗冲磨混凝土性能试验研究，其成果见表6。选用0.50、0.40水胶比进行了纤维硅粉混凝土的极限拉伸值、弹性模量、抗冻、抗渗和抗冲磨强度特性指标试验，其试验成果见表7。通过对聚丙烯纤维硅粉混凝土试验成果进行回归分析，得出其关系式如下。
R90＝16.5(C+F)/W+20.5 r＝0.999
根据上述试验成果，考虑现场施工的因素以及规范要求的最大水胶比为0.50，推荐C9040、C9050抗冲磨混凝土配合比参数见表8。
试验成果分析
第一，硅粉混凝土中掺入聚丙烯纤维，改善了混凝土变形性能，减少和防止混凝土裂缝的产生。第二，掺纤维硅粉混凝土的在水胶比为0.42时28d抗冲磨强度高于HF混凝土、硅粉混凝土和高性能混凝土的抗冲磨强度（HF混凝土和高性能混凝土在0.32水胶比时28d抗冲磨强度分别为8.31、7.60h/（g/cm2））。第三，在硅粉混凝土中加入了纤维采用中热，达到弥补硅粉混凝土的性能。第四，混凝土特性指标均能满足设计要求。
试验成果分析
第一，硅粉混凝土中掺入聚丙烯纤维，改善了混凝土变形性能，减少和防止混凝土裂缝的产生。第二，掺纤维硅粉混凝土的在水胶比为0.42时28d抗冲磨强度高于HF混凝土、硅粉混凝土和高性能混凝土的抗冲磨强度（HF混凝土和高性能混凝土在0.32水胶比时28d抗冲磨强度分别为8.31、7.60h/（g/cm2））。第三，在硅粉混凝土中加入了纤维采用中热，达到弥补硅粉混凝土的性能。第四，混凝土特性指标均能满足设计要求。
现场应用
第一，目前该混凝土已经用于瀑布沟溢洪道泄槽中，从混凝土取样检测各项性能指标看，均能满足设计要求。第二，从现场检测及施工情况看，混凝土坍落度在30min内能保持较小损失，混凝土入仓后无泌水，无离析现象；混凝土硬化后表面未见龟裂和裂缝产生。第三，混凝土中掺入了硅粉和纤维，为使纤维硅粉在混凝土中分布均匀，混凝土拌和时间较常规混凝土适当进行了延长。第四，由于使用具有分高散性能的JM-PCA（减缩抗裂型）聚羧酸类高效减水剂，改善了混凝土由于掺入纤维和硅粉导致其坍落度降低的弊病，提高了混凝土施工的可操作性，保证了混凝土的浇筑质量。目前国内水电工程采用掺聚丙烯纤维或硅粉抗冲磨混凝土使用较多，相关试验研究也很深入，但同时掺聚丙烯纤维和硅粉混凝土作为抗冲磨砼在瀑布沟电站使用应属首例，相关试验研究还很不够，还有待于更进一步的深入研究，探索其相应的规律。
（作者单位：湖北葛洲坝试验检测有限公司）
关键词：聚丙烯纤维 硅粉 抗冲磨混凝土性能
瀑布沟水电站位于大渡河中游、四川省汉源县及甘洛县两县交界处，是一座以发电为主，兼有防洪、拦砂等综合利用效益的水利枢纽。水库总库容55.77亿m3，电站总装机容量3300MW，拦河坝为砾石土心墙土石坝，最大坝高186m。电站主要泄洪建筑物为Ⅰ级建筑物，具有大泄量、高流速等特点。
原材料检测情况
第一，水泥。试验用水泥为四川嘉华企业（集团）股份有限责任公司生产的嘉华牌中热42.5水泥。其物理力学性能满足国家标准要求。第二，粉煤灰。粉煤灰采用四川广安电厂生产的Ⅰ级粉煤灰，其物理力学性能检测成果符合Ⅰ级粉煤灰标准要求。第三，硅粉。硅粉为成都东蓝星科技发展有限公司供应的硅粉，其物理力学性能及化学成分检测成果均满足要求。第四，外加剂。外加剂为江苏博特新材料有限公司的生产的JM-PCA（减缩抗裂型）聚羧酸类高效减水剂，具有分散性能高、适用范围广、坍落度损失小、抗压强度比高、绿色环保等优点。掺外加剂混凝土基本性能检测成果见表1，其品质指标满足要求（试验时其掺量为0.8％）。
第五，纤维。纤维采用成都东蓝星科技发展有限公司的聚丙烯纤维，长度19mm，直径50µm，掺量为厂家推荐的0.9kg/m3。其纤维性能的检测成果满足要求。第六，粗细骨料。粗细骨料为瀑布沟水电站觉托砂石厂生产的人工骨料。通过不同掺量的外加剂净浆流动度试验，确定外加剂的最佳掺量为0.7％，其检测成果表2。
聚丙烯纤维硅粉混凝土性能试验研究
（一）粉煤灰掺量对硅粉混凝土性能的影响
采用0.42的水胶比，硅粉掺量为8％的参数，进行不同粉煤灰掺量对硅粉混凝土性能影响的试验，其结果见表3。
（二）硅粉掺量对混凝土性能的影响
采用0.42的水胶比，进行了不同硅粉的掺量对混凝土性能影响的试验结果见表4。
（三）聚丙烯纤维对硅粉混凝土性能的影响
采用厂家推荐的0.9kg/m3纤维的掺量，进行了掺聚丙烯纤维硅粉混凝土性能影响试验，其试验结果见表5。
（四）聚丙烯纤维硅粉混凝土性能试验
根据指定的原材料和试验确定的混凝土参数，进行了聚丙烯纤维硅粉抗冲磨混凝土性能试验研究，其成果见表6。选用0.50、0.40水胶比进行了纤维硅粉混凝土的极限拉伸值、弹性模量、抗冻、抗渗和抗冲磨强度特性指标试验，其试验成果见表7。通过对聚丙烯纤维硅粉混凝土试验成果进行回归分析，得出其关系式如下。
R90＝16.5(C+F)/W+20.5 r＝0.999
根据上述试验成果，考虑现场施工的因素以及规范要求的最大水胶比为0.50，推荐C9040、C9050抗冲磨混凝土配合比参数见表8。
试验成果分析
第一，硅粉混凝土中掺入聚丙烯纤维，改善了混凝土变形性能，减少和防止混凝土裂缝的产生。第二，掺纤维硅粉混凝土的在水胶比为0.42时28d抗冲磨强度高于HF混凝土、硅粉混凝土和高性能混凝土的抗冲磨强度（HF混凝土和高性能混凝土在0.32水胶比时28d抗冲磨强度分别为8.31、7.60h/（g/cm2））。第三，在硅粉混凝土中加入了纤维采用中热，达到弥补硅粉混凝土的性能。第四，混凝土特性指标均能满足设计要求。
试验成果分析
第一，硅粉混凝土中掺入聚丙烯纤维，改善了混凝土变形性能，减少和防止混凝土裂缝的产生。第二，掺纤维硅粉混凝土的在水胶比为0.42时28d抗冲磨强度高于HF混凝土、硅粉混凝土和高性能混凝土的抗冲磨强度（HF混凝土和高性能混凝土在0.32水胶比时28d抗冲磨强度分别为8.31、7.60h/（g/cm2））。第三，在硅粉混凝土中加入了纤维采用中热，达到弥补硅粉混凝土的性能。第四，混凝土特性指标均能满足设计要求。
现场应用
第一，目前该混凝土已经用于瀑布沟溢洪道泄槽中，从混凝土取样检测各项性能指标看，均能满足设计要求。第二，从现场检测及施工情况看，混凝土坍落度在30min内能保持较小损失，混凝土入仓后无泌水，无离析现象；混凝土硬化后表面未见龟裂和裂缝产生。第三，混凝土中掺入了硅粉和纤维，为使纤维硅粉在混凝土中分布均匀，混凝土拌和时间较常规混凝土适当进行了延长。第四，由于使用具有分高散性能的JM-PCA（减缩抗裂型）聚羧酸类高效减水剂，改善了混凝土由于掺入纤维和硅粉导致其坍落度降低的弊病，提高了混凝土施工的可操作性，保证了混凝土的浇筑质量。目前国内水电工程采用掺聚丙烯纤维或硅粉抗冲磨混凝土使用较多，相关试验研究也很深入，但同时掺聚丙烯纤维和硅粉混凝土作为抗冲磨砼在瀑布沟电站使用应属首例，相关试验研究还很不够，还有待于更进一步的深入研究，探索其相应的规律。
（作者单位：湖北葛洲坝试验检测有限公司）