車 維 斌，　宋 慶 杰，　劉 登 貴

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 長(zhǎng)河壩施工局，四川 康定　626001)

長(zhǎng)河壩水電站大壩防滲墻高強(qiáng)低彈混凝土配合比設(shè)計(jì)與應(yīng)用

車 維 斌，宋 慶 杰，劉 登 貴

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司 長(zhǎng)河壩施工局，四川 康定626001)

摘要：長(zhǎng)河壩水電站大壩防滲墻為高強(qiáng)低彈混凝土，為滿足防滲墻混凝土的性能要求，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)摻用了粉煤灰、緩凝高效減水劑、引氣劑等，考慮到現(xiàn)場(chǎng)的施工因素，給出了高強(qiáng)、低彈混凝土較優(yōu)的配合比。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土；低彈性模量；粉煤灰；試驗(yàn)；應(yīng)用；長(zhǎng)河壩水電站

1工程概述

長(zhǎng)河壩水電站是大渡河梯級(jí)開發(fā)中的第10級(jí)電站，位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，工程區(qū)地處大渡河上游金湯河口以下4～7km河段上，壩址上距丹巴縣城82km，下距瀘定縣城49km。大渡河為不通航河流，工程區(qū)距鐵路較遠(yuǎn)，公路有省道S211線從工程區(qū)通過，并在瓦斯河口與國(guó)道G318線相接，周邊有成都、雅安、眉山、樂山等重要城市。

長(zhǎng)河壩水電站為一等大(1)型工程,由礫石土心墻壩、泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)組成，總裝機(jī)容量為4×65萬kW。

攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，最大壩高240m。

壩基覆蓋層防滲采用兩道全封閉混凝土防滲墻，形成一主一副布置格局，墻厚分別為1.4m和1.2m，兩墻之間凈距14m，最大墻深約50m。主防滲墻布置于壩軸線平面內(nèi)，通過頂部設(shè)置的灌漿廊道與防滲心墻連接，防滲墻與廊道之間采用剛性連接，防滲墻底以下及兩岸基巖的防滲均采用灌漿帷幕，防滲要求按透水率 q≤3Lu控制；副防滲墻布置于壩軸線上游，與心墻間采用插入式連接，插入心墻內(nèi)的高度為9m。

2防滲墻設(shè)計(jì)要求

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的防滲墻墻體混凝土性能指標(biāo)見表1。

表1　防滲墻墻體混凝土性能指標(biāo)表

原材料性能要求如下：

(1)水泥等級(jí)不低于P.O42.5水泥，粉煤灰不低于二級(jí)且膠凝材料不少于350kg/m3，水膠比不宜大于0.55，粉煤灰摻量亦不大于30%；

(2)骨料：采用滿足性能要求的人工骨料，最大粒徑小于40mm且不大于1/4鋼筋凈間距；

(3)砂：采用人工砂，細(xì)度模數(shù)為2.68～3；

(4)外加劑：各種外加劑應(yīng)通過試驗(yàn)確定，并符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》DL/T5100-1999中的有關(guān)規(guī)定；

(5)水：符合拌制混凝土的用水要求。

混凝土施工物理特性指標(biāo)要求如下：

(1)混凝土入孔時(shí)的坍落度為18～22cm；

(2)擴(kuò)散度為34～40cm；

(3)坍落度保持15cm以上的時(shí)間應(yīng)不小于1h；

(4)混凝土的初凝時(shí)間應(yīng)不小于6h，終凝時(shí)間不宜大于24h；

(5)混凝土的密度不宜小于2 400kg/m3。

3配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)采用緩凝高效減水劑、引氣劑、粉煤灰并選擇較小的水灰比和較低的水泥用量，在滿足設(shè)計(jì)、施工等技術(shù)要求的前提下，使混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到最佳。

3.1原材料

水泥(簡(jiǎn)稱C)：選擇四川峨勝水泥股份有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

細(xì)骨料(簡(jiǎn)稱S)：選擇磨子溝砂石骨料場(chǎng)生產(chǎn)的人工砂，細(xì)度模數(shù)為F·M=2.77,級(jí)配良好，質(zhì)地堅(jiān)硬，含泥量、石粉含量、雜質(zhì)含量均達(dá)到要求。

粗骨料(簡(jiǎn)稱G)：選擇磨子溝砂石骨料場(chǎng)生產(chǎn)的人工碎石，壓碎指標(biāo)為6%，小石(粒徑為5～20mm)針片狀含量為6%、中石(粒徑為20～40mm)針片狀含量為5%，骨料級(jí)配均良好，質(zhì)地堅(jiān)硬，其余各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。

外加劑：

緩凝高效減水劑：選擇江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JM-Ⅱ(C)型，摻量為0.7%～1.2%；

引氣劑：選擇江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的GYQ型，摻量為0.005%；

粉煤灰：分別選擇四川博磊資源循環(huán)開發(fā)公司生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰和四川巴蜀江油電力工程分公司生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度分別為：7.6%和21.3%，燒失量分別為2%和2.3%。

3.2配合比設(shè)計(jì)

為解決混凝土高強(qiáng)低彈和后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)，根據(jù)圍堰防滲墻經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定混凝土配合比、水膠比、砂率、粉煤灰摻量作為主要因素，根據(jù)各個(gè)因素分別選取4個(gè)水灰比和5個(gè)粉煤灰摻量進(jìn)行試驗(yàn)，水灰比分別為：0.3、0.35、0.4、0.45；粉煤灰摻量分別為：20%、25%、30%、35%、40%?？紤]到施工現(xiàn)場(chǎng)材料條件及混凝土施工因素，按人工骨料進(jìn)行試驗(yàn)。

混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

4配合比成果

4.1試驗(yàn)成果

試驗(yàn)成果見表3、4。

4.2成果分析

(1)不同配合比性能對(duì)比情況見表5。

(2)強(qiáng)度分析情況見表6。

(3)彈性模量分析情況見表7。

(4)抗壓強(qiáng)度與彈性模量分析情況見表8。

從表6～8中可以看出， 28d齡期后的粉煤灰混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)仍較顯著。在摻加Ⅰ級(jí)粉煤灰20%～40%的情況下，混凝土90d與28、180d與28d、360d與28d的強(qiáng)度 比分別為：1.12～1.44、1.22～1.7和1.31～1.85；強(qiáng)度與彈性模量比分別為：1.17～1.44、1.57～1.84和1.49～1.79；180d與28d、360d與28d彈性模量比為：1.12～1.25和1.24～1.41。

在摻加Ⅱ級(jí)粉煤灰20%～40%的情況下，混凝土90d與28、180d與28d、360d與28d的強(qiáng)度比分別為：1.06～1.33、1.01～1.38和1.18～1.56；強(qiáng)度與彈性模量比分別為：1.14～1.59、1.18～1.76和1.15～1.72；180d與28d、360d與28d彈性模量比為：1.13～1.26和1.22～1.5。

4.3施工配合比的選擇

從配合比試驗(yàn)成果看，試配混凝土和易性滿足設(shè)計(jì)要求，但部分力學(xué)性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)詢?cè)O(shè)計(jì)院明確：混凝土28d的強(qiáng)度要求主要是為防滲墻接頭的工藝考慮，在后續(xù)的配合比試驗(yàn)中不再考慮28d強(qiáng)度≤30MPa的要求，確定以90d齡期強(qiáng)度≥45MPa作為混凝土配合比試驗(yàn)依據(jù)(該指標(biāo)未考慮強(qiáng)度富裕系數(shù))；混凝土的彈性模量作為參考指標(biāo)，確立28d強(qiáng)度與90d強(qiáng)度之間的增長(zhǎng)關(guān)系。設(shè)計(jì)院可由此確定防滲墻混凝土28d的強(qiáng)度等級(jí)。防滲墻混凝土最終設(shè)計(jì)指標(biāo)將根據(jù)試驗(yàn)成果進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及設(shè)計(jì)院最后明確的要求并充分考慮所用原材料質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制水平與室內(nèi)試驗(yàn)的差異，提出了施工混凝土配合比，其參數(shù)見表9。

5工程應(yīng)用

大壩防滲墻共計(jì)澆筑槽段49個(gè)，澆筑混凝土18 000m3，共取樣498組試件。試驗(yàn)證明：混凝土抗壓強(qiáng)度和彈性模量試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，抗?jié)B等級(jí)大于W12，抗凍等級(jí)大于F50，表明混凝土耐久性滿足設(shè)計(jì)要求。

表2　混凝土配合比參數(shù)表

表3　混凝土力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表

表4　混凝土物理性能測(cè)試結(jié)果表

表5　混凝土物理性能對(duì)比表

表6　混凝土抗壓強(qiáng)度分析表

表7　混凝土彈性模量分析表

表8　混凝土抗壓強(qiáng)度與彈性模量分析表

表9　混凝土配合比參數(shù)推薦表

主墻混凝土取樣：90d抗壓強(qiáng)度共取樣25組，最大值為52.5MPa，最小值為47.2MPa，平均值為50MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為1.524；抗?jié)B取樣9組，抗?jié)B指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，抗凍取樣8組，其值均滿足設(shè)計(jì)要求；28d彈性模量共取樣5組，最大值為

26.4 GPa，最小值為25.7 GPa，平均值為26.1 GPa。第三方90 d抗壓強(qiáng)度共取樣5組，最大值為55 MPa,最小值為50.3 MPa，平均值為52.7 MPa。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。

副墻混凝土取樣：90 d抗壓強(qiáng)度共取樣24組，最大值為51.4 MPa，最小值為47 MPa，平均值為50 MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為1.171；抗?jié)B取樣8組，抗?jié)B指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，抗凍取樣3組，其值均滿足設(shè)計(jì)要求；28 d彈性模量共取樣4組，最大值為26.4 GPa，最小值為24.6 GPa，平均值為25.4 GPa。第三方90 d抗壓強(qiáng)度共取樣4組，最大值為62 MPa,最小值為45.7 MPa，平均值為56.55 MPa。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。

通過對(duì)大壩工程主、副防滲墻分部工程中單元工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，共計(jì)評(píng)定49個(gè)單元工程，合格49個(gè)，合格率為100%，單元工程優(yōu)良為49個(gè)，優(yōu)良率為100%。

6結(jié)語

(1)經(jīng)過本次大量的試驗(yàn)和應(yīng)用證明：混凝土和易性較好，在澆筑過程中未出現(xiàn)堵管、粘板、離析等現(xiàn)象。

(2)混凝土抗壓強(qiáng)度、彈性模量、抗凍和抗?jié)B試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

(3)在澆筑施工完成90 d后，對(duì)部分槽段混凝土進(jìn)行了芯樣及聲波檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。

(4)實(shí)踐證明：長(zhǎng)河壩水電站大壩防滲墻混凝土通過摻用粉煤灰、緩凝高效減水劑、引氣劑，能夠滿足混凝土高強(qiáng)、低彈的要求。

車維斌(1987-)，男，甘肅定西人，長(zhǎng)河壩施工局試驗(yàn)室主任，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

宋慶杰(1984-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，長(zhǎng)河壩施工局質(zhì)量部主任，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

劉登貴(1985-)，男，四川綿陽人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-05-05

文章編號(hào):1001-2184(2015)03-0043-05

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類號(hào):TV7;TV541

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