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        高性能噴射混凝土在白蓮河抽水蓄能電站中的應(yīng)用

        2012-04-14 23:45:13萍,陳
        水力發(fā)電 2012年7期
        關(guān)鍵詞:速凝劑白蓮高性能

        安 萍,陳 彬

        (中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司,湖北 宜昌 443002)

        1 工程概況

        白蓮河抽水蓄能電站位于湖北省黃岡市羅田縣白蓮鄉(xiāng)境內(nèi),電站設(shè)計(jì)安裝4臺(tái)30萬(wàn)kW可逆式抽水蓄能機(jī)組,總裝機(jī)容量120萬(wàn)kW。

        電站樞紐由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水發(fā)電系統(tǒng)及地面開(kāi)關(guān)站等組成,上水庫(kù)位于白蓮河水庫(kù)右壩頭的山谷凹地,包含1座混凝土面板堆石主壩及3座心墻土石副壩;下水庫(kù)則利用已有的白蓮河水庫(kù)。輸水系統(tǒng)主要包括上下庫(kù)進(jìn) (出)水口、引水隧洞、上游調(diào)壓室、尾水隧洞等建筑物;地下廠房主要由球閥室、主廠房、主變洞、尾水閘門(mén)室、母線洞及其他輔助洞室組成。

        在地下廠房及隧道支護(hù)施工中決定使用噴射混凝土,常規(guī)噴射混凝土分為干噴、潮噴和濕噴3種類型,普遍存在一次噴射厚度小、回彈高、施工效率偏低等問(wèn)題。為有效控制噴射混凝土質(zhì)量,白蓮河抽水蓄能電站應(yīng)用了高性能噴射混凝土施工技術(shù)。

        2 高性能噴射混凝土設(shè)計(jì)要素

        2.1 高性能噴射混凝土主要技術(shù)指標(biāo)

        高性能噴射混凝土主要技術(shù)指標(biāo)有:①滿足噴射混凝土的早期強(qiáng)度要求,28 d強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)達(dá)到C25;②坍落度120~140 mm,具有優(yōu)良的可泵性;③回彈?。虎芤淮螄娚浜穸炔恍∮?5 cm;⑤粉塵少。

        2.2 高性能噴射混凝土的材料要求

        (1)水泥。強(qiáng)度不低于32.5,最好采用普通硅酸鹽水泥。

        (2)骨料。級(jí)配連續(xù),0.125 mm篩余含量應(yīng)在4%~9%范圍內(nèi),粗骨料最優(yōu)粒徑10 mm左右,最大不要超過(guò)15 mm,針片狀含量應(yīng)小于10%,這樣既可滿足濕噴混凝土的泵送要求,又可有效減小回彈。細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)宜為2.3~3.0,含水率宜控制在6%左右。粗細(xì)骨料混合級(jí)配曲線應(yīng)滿足噴射混凝土級(jí)配要求,每一級(jí)配數(shù)量均應(yīng)小于30%。

        (3)摻合料。高性能噴射混凝土通常會(huì)加入硅粉、粉煤灰等,尤其是纖維噴射混凝土。此類摻合料比表面積很大,可有效改善混凝土性能,加強(qiáng)新拌混凝土的和易性、增大與圍巖的粘結(jié)強(qiáng)度、減小回彈量,從而提高噴射混凝土抗?jié)B、抗硫酸鹽侵蝕及其他相關(guān)性能。摻合料摻量通常不超過(guò)水泥用量的10%。

        (4)用水量。在滿足施工要求的情況下盡量減少用水量,水灰比在一定范圍內(nèi)越小,混凝土凝結(jié)效果越好。

        (5)塑化劑??商岣邍娚浠炷聊Y(jié)效果及后期強(qiáng)度,節(jié)約整體成本。

        (6)液體速凝劑。與水泥有較好的相容性,能有效提高混凝土與基底的粘接力,對(duì)混凝土的強(qiáng)度損失影響較小。

        2.3 原材料性能

        (1)水泥。采用華新水泥廠 “堡壘”牌32.5R普通硅酸鹽水泥,細(xì)度1.6%,密度3.10 g/cm3;初凝時(shí)間5 h 20 min,終凝時(shí)間 6 h 42 min;3、28 d抗壓強(qiáng)度分別為24.3、52.7 MPa; 3、28 d抗折強(qiáng)度分別為5.2、7.9 MPa;標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 29%;安定性合格。

        (2)粗骨料。采用羅田縣白蓮河月山碎石廠生產(chǎn)的人工碎石,粒徑為5~15 mm,表觀密度2 622 kg/m3,壓碎指標(biāo)9.8%,針片狀含量6.2%,含泥量0.4%。

        (3)細(xì)骨料。采用白蓮河天然砂,細(xì)度模數(shù)3.0,連續(xù)級(jí)配,表觀密度2 553 kg/m3,含泥量1.8%,無(wú)泥塊。

        (4)外加劑。采用LAHE體系外加劑。LAHE體系由LA 100低堿速凝劑、Ricture HE噴射混凝土性能增強(qiáng)劑等組成,有效解決了速凝劑同水泥的適應(yīng)性問(wèn)題。其中,LA100低堿速凝劑游離堿含量小于0.6%,且不含氯離子,降低了對(duì)人體及環(huán)境的損害程度; Ricture HE增強(qiáng)劑為改性活性物質(zhì),具有減水、保持坍落度、遇LA100發(fā)生促凝的三重功效。LAHE體系同所有普通硅酸鹽水泥均相容,水泥適應(yīng)性好,故噴射混凝土凝結(jié)好,與潮濕、滲水基底的粘接效果也非常好;一次噴射厚度大,回彈率??;早期強(qiáng)度非常高,噴射混凝土28 d強(qiáng)度損失??;摻加量少,整體成本低。

        (5)水。當(dāng)?shù)厣铒嬘盟?/p>

        2.4 高性能噴射混凝土施工

        白蓮河抽水蓄能電站高性能噴射混凝土施工采用SPM500PC遙控機(jī)械手大型噴射機(jī),用機(jī)械手進(jìn)行噴射作業(yè),效率高,混凝土噴射均勻密實(shí),質(zhì)量好,同時(shí)作業(yè)范圍廣。

        因噴射混凝土早期強(qiáng)度高,噴射作業(yè)完成后,要及時(shí)養(yǎng)護(hù),以免造成質(zhì)量缺陷。

        3 高性能噴射混凝土性能檢測(cè)

        (1)新拌混凝土坍落度經(jīng)時(shí)檢測(cè)。依據(jù)水工混凝土相關(guān)規(guī)范,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)新拌混凝土的初始坍落度及相應(yīng)經(jīng)時(shí)損失進(jìn)行了測(cè)試檢驗(yàn),其30、45 min的坍落度與初始坍落度基本相同,均在143 mm左右,表明摻加有Ricture HE的混凝土30、45 min坍落度基本沒(méi)有損失。

        (2)一次性噴射厚度測(cè)試。根據(jù)預(yù)先安裝好的鋼筋插桿,經(jīng)多次檢測(cè),一次性噴射厚度完全滿足15 cm厚度要求,其中邊墻可達(dá)30~40 cm,頂拱一次性噴射厚度在20~30 cm之間,提高了噴射效率。

        (3)回彈率測(cè)試。常規(guī)噴射混凝土的回彈率,在邊墻部位一般為15%~20%,頂拱部位為20%~30%;而高性能噴射混凝土,根據(jù)收集到的每班現(xiàn)場(chǎng)地面回彈物質(zhì)量折算成方量后、與當(dāng)班噴射的混凝土方量進(jìn)行對(duì)比,并計(jì)算出噴射作業(yè)的回彈率,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析,其邊墻回彈率在5.5%~6.8%之間,頂拱回彈率在13.9%~16.2%之間,表明邊墻回彈率小于頂拱回彈率,干燥粗糙基面回彈率要低于潮濕光滑基面回彈率,這與常規(guī)噴射混凝土的規(guī)律相同,但其各部位回彈率均明顯低于常規(guī)噴射混凝土。

        (4)抗壓強(qiáng)度檢測(cè)。依據(jù)錨噴施工規(guī)范,現(xiàn)場(chǎng)采集大板試樣及無(wú)底試模樣塊,放置現(xiàn)場(chǎng)24 h后取回實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),檢測(cè)C25噴射混凝土的1、3、28 d抗壓強(qiáng)度分別約14、32、43 MPa,表明高性能噴射混凝土的早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度損失較小。

        (5)噴射施工作業(yè)區(qū)粉塵濃度的測(cè)定。使用便攜式電動(dòng)測(cè)塵器,采用濾膜法進(jìn)行粉塵濃度的測(cè)定,測(cè)得在噴射能力為10~15 m3/h條件下的平均粉塵濃度小于10 mg/m3,表明現(xiàn)場(chǎng)噴射環(huán)境良好。

        (6)抗?jié)B性試驗(yàn)。作為噴射混凝土耐久性的主要指標(biāo),抗?jié)B性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明噴射混凝土整體抗?jié)B等級(jí)達(dá)到W8。

        (7)容重密實(shí)度。噴射混凝土平均容重2 333 kg/m3,密實(shí)度為0.994。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        白蓮河抽水蓄能電站地下廠房及隧道標(biāo)段支護(hù)施工中采用了高性能噴射混凝土,噴射混凝土泵送性好;一次噴射厚度大且與圍巖的粘接性好;凝結(jié)效果好,早期強(qiáng)度尤其是一天的強(qiáng)度高,后期強(qiáng)度損失??;回彈率?。环蹓m少,現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境好。實(shí)踐表明,高性能噴射混凝土很好地滿足了新奧法施工的要求,為地下洞室開(kāi)挖中柔性支護(hù)的重要組成部分,可有效控制初期支護(hù)的圍巖變形,為今后推廣一次性永久支護(hù)提供了可能。

        [1] DL/T 5150—2001 水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].

        [2] GB 50086—2001 錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

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