江苏省九曲河枢纽套闸工程CFRP混凝土应用实践

7.4.2.1　概述

九曲河水利枢纽套闸为大二型水工建筑物，位于江苏省丹阳市后巷镇九曲河入江口，工程规模为12（16）m×190m×2.5m。套闸上下闸首为空箱结构，闸室分12节，每节长16m，采用分离式坞式结构，导航墙为钢筋混凝土扶壁结构，闸门为三角门，液压启闭机启闭。

套闸上下闸首、闸室墙、上下游导航墙近20000m3混凝土，混凝土设计强度等级C25，采用泵送施工工艺。为防止混凝土产生温度收缩裂缝，在混凝土中除掺入粉煤灰、缓凝高效减水剂外，还掺入江苏丹阳合成纤维厂生产的PPF聚丙烯纤维。

7.4.2.2　施工

（1）CFRP混凝土原材料选用。

1）水泥：镇江联合水泥集团公司生产的P.O32.5级水泥，其物理性能见表7.43。

表7.43　水泥物理性能检测结果

2）粗集料：丹阳建山碎石，分16～31.5mm和5～16mm大小二级配，经抽检，针片状含量7%～12.5%、压碎值7%～9.2%，含泥量0.3%～0.6%。

3）细集料：细度模数2.5～2.8，含泥量0.4%～0.9%。

4）粉煤灰：45μm方孔筛筛余10.6%，需水量比94%～95%，烧失量1.6%，符合《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055—1996）I级灰的技术要求，粉煤灰中SiO2、Al2O3、F e2O3三种成分的总含量高达90%，说明粉煤灰具有较高的活性。

5）外加剂：为延缓混凝土凝结时间、减少水泥用量、降低水化热，经比较选择，选用与水泥适应性好的南京水利科学研究院研制生产的NAF－3缓凝高效减水剂。

6）拌和水：深井水，pH7.55、硫酸盐324mg/L、氯化物45mg/L，符合《水闸设计规范》（SL265—2001）对拌和用水的技术要求。

7）PPF聚丙烯纤维：江苏丹阳合成纤维厂生产的PPF聚丙烯纤维，线重度1.33Dtex，弹性模量3.85GPa，抗拉强度326MPa，重度0.91g/cm3，熔点168.2℃。(www.xing528.com)

（2）CFRP混凝土配合比。CFRP混凝土配合比见表7.44，CFRP混凝土加料顺序同正常混凝土，拌和时间150秒，所配制的混凝土粘聚性好，不产生分层、离析现象，混凝土泌水率比为98%，说明混凝土保水能力较强。

表7.44　九曲河套闸工程CFRP混凝土配合比

（3）混凝土性能。

1）混凝土凝结时间。在环境温度为28℃时，C25混凝土初凝时间8小时13分钟，终凝时间10小时25分钟。

2）混凝土坍落度损失试验。混凝土拌和物在静停状态下的坍落度损失测试结果见表7.45。

表7.45　混凝土拌和物坍落度损失测试结果

3）改善混凝土拌和物性能。以粉煤灰取代部分水泥和砂，促使混凝土增稠，改善混凝土拌和物的和易性，粉煤灰混凝土泌水率低于普通混凝土，粉煤灰为球形颗粒，在混凝土中起到滚珠的作用，提高了混凝土的可泵性，降低混凝土的泵送阻力，同时便于混凝土浇筑振实。

4）混凝土强度。掺入粉煤灰PPF聚丙烯纤维混凝土试块28天抗压强度平均为33.7MPa，平均劈裂抗拉强度为4.7MPa，对比不掺纤维的混凝土，28天平均抗压强度为33.2MPa，劈裂抗拉强度为4.3MPa，CFRP混凝土比普通混凝土强度有所提高，其中抗拉提高约10%。

7.4.2.3　效果

九曲河枢纽套闸工程在混凝土中复合掺入PPF聚丙烯纤维、I级分选粉煤灰和缓凝高效减水剂，改善了混凝土拌和物的性能，能满足混凝土夏季泵送、浇筑振捣等施工要求，混凝土强度满足设计和《水闸施工规范》（SL27—91）对混凝土强度验收的要求，混凝土中掺入PPF聚丙烯纤维，阻止混凝土温度收缩裂缝的开展，提高混凝土早期的抗裂能力。施工简便，并节约施工费用。