邱城春，林萬(wàn)旭

(1.青海玉能電力開(kāi)發(fā)有限公司，西寧 810007；2.中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,西安 710065)

文章編號(hào)：1006—2610(2015)05—0071—04

查日扣水電站工程混凝土試驗(yàn)研究

邱城春1，林萬(wàn)旭2

(1.青海玉能電力開(kāi)發(fā)有限公司，西寧 810007；2.中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,西安 710065)

查日扣水電站地處高原寒冷地區(qū)，經(jīng)試驗(yàn)天然砂為具有潛在堿-硅酸反應(yīng)的活性骨料，天然礫石為不具有潛在堿-硅酸反應(yīng)的非活性骨料，天然砂摻入不低于20%的粉煤灰可有效抑制堿-硅酸反應(yīng)。經(jīng)各標(biāo)號(hào)混凝土配合比參數(shù)選擇與混凝土性能試驗(yàn)研究，初選各標(biāo)號(hào)混凝土拌和性能較好，抗壓強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B及極限拉伸值均滿足規(guī)范要求。

查日扣水電站；混凝土配合比；骨料堿活性

1 工程概述

查日扣水電站是青海玉樹(shù)地震災(zāi)后恢復(fù)重建項(xiàng)目，位于青海省玉樹(shù)縣境內(nèi)，是瀾滄江干流(扎曲)一級(jí)支流子曲河上規(guī)劃的第三級(jí)水電站，工程主要任務(wù)為發(fā)電，水庫(kù)正常蓄水位為3 992.0 m，電站裝機(jī)容量為49.5 MW。樞紐建筑物由壩高122 m的混凝土面板堆石壩、左岸溢洪洞、左岸引水隧洞、右岸泄洪洞及岸邊廠房組成。工程選用混凝土骨料為大壩左岸下游3.8 km處砂礫石Ⅰ區(qū)料場(chǎng)的天然砂礫石料，料層礫石巖性以灰?guī)r為主，次為石英砂巖、砂質(zhì)板巖和花崗巖類，砂的主要成分為石英、長(zhǎng)石、少量礦物碎屑及云母，骨料中含有一定數(shù)量的石英，該礦物具有潛在堿硅酸有害反應(yīng)的可能。為此，進(jìn)行了骨料堿活性及抑制試驗(yàn)、混凝土配合比及混凝土性能試驗(yàn)。

2 原材料性能試驗(yàn)

(1) 水泥。水泥選用青海省大通水泥廠生產(chǎn)的42.5中熱硅酸鹽水泥。經(jīng)試驗(yàn)除堿含量略有超標(biāo)外，其他力學(xué)、化學(xué)及物理性能各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

(2) 粉煤灰。粉煤灰選用甘肅連城電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰。其燒失量為1.28%，堿含量為1.59%，細(xì)度(45 μm方孔篩余)為5.8%，需水量比為95.2%，三氧化硫含量為1.7%，游離氧化鈣含量為0.8%，安定性為1.0，密度為2 460 kg/m3。粉煤灰品質(zhì)較為優(yōu)良。

(3) 骨料。天然砂的細(xì)度模數(shù)為2.31，屬中砂。砂經(jīng)沖洗后的含泥量為1.65%，堅(jiān)固性為0.9%，飽和面干密度為2 660 kg/m3，飽和面干吸水率為1.18%，輕物質(zhì)含量為0.1%，硫化物及硫酸鹽含量為0.06%，云母含量為0.03%。粗骨料的壓碎指標(biāo)為0.6%、不同粒徑顆粒粗骨料堅(jiān)固性指標(biāo)值為0.3%～3.9%、不同粒徑顆粒粗骨料飽和面干密度2 680～2 710 kg/m3、不同粒徑顆粒粗骨料飽和面干吸水率0.45%～0.89%、不同粒徑顆粒粗骨料針片狀1.1%～5.4%。骨料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

(4) 外加劑。減水劑TB-16由河北同邦建材有限公司生產(chǎn)，其推薦摻量為膠材用量的1.5%。引氣劑DH9由石家莊外加劑廠生產(chǎn)，其摻量為膠材用量的0.04‰。減水劑和引氣劑各項(xiàng)性能滿足規(guī)范要求。

3 骨料堿活性及抑制試驗(yàn)

試驗(yàn)采用DL/T 5151-2014《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》中的“砂漿棒快速法”。骨料堿活性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 骨料堿活性評(píng)定及抑制試驗(yàn)(砂漿棒快速法)

由表1試驗(yàn)結(jié)果可知：① 天然砂(編號(hào)X-0)砂漿試件14 d膨脹率為0.182%，大于0.1%判定標(biāo)準(zhǔn)，試件測(cè)試延長(zhǎng)至28 d時(shí)其膨脹率為0.345%，增幅較大，依據(jù)骨料堿活性砂漿棒快速法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，判定天然砂為具有潛在堿-硅酸反應(yīng)的活性骨料。② 礫石(編號(hào)C1-0、C2-0、C3-0)砂漿試件14 d膨脹率分別為0.099%，0.084%、0.033%，均小于0.1%的判定標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)骨料堿活性砂漿棒快速法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，判定天然礫石為不具有潛在堿-硅酸反應(yīng)的非活性骨料。③ 隨著粉煤灰摻量的增加，砂漿棒試件的膨脹率逐漸減小，說(shuō)明粉煤灰對(duì)堿-硅酸反應(yīng)有較好的抑制作用。④ 天然砂(編號(hào)X)活性骨料砂漿試件，膠材中摻入20%的粉煤灰后試件的28 d膨脹率降至0.055%，小于0.1%的抑制有效性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因此，摻入不低于20%的粉煤灰可有效抑制天然砂的堿-硅酸反應(yīng)。

4 混凝土配合比參數(shù)選擇

(1) 混凝土配制強(qiáng)度f(wàn)cu,0。

fcu,0=fcu,k+tσ

(1)

式中:fcu,k為混凝土設(shè)計(jì)齡期強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；t為概率度系數(shù)，保證率按95%，相應(yīng)t=1.65；σ為混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，C20 、C25混凝土取4 MPa，C30混凝土取4.5 MPa。

本工程初步選定混凝土標(biāo)號(hào)分別為C20W6F200,C25W6F200,C25W8F300,C30W12F300，相應(yīng)配制強(qiáng)度分別為26.6、31.6、31.6、37.4 MPa。

(2) 粗骨料級(jí)配和砂率選擇。經(jīng)試驗(yàn)確定粗骨料二級(jí)配：中石∶小石 = 50∶50, 粗骨料三級(jí)配：大石∶中石∶小石 = 40∶30∶30。砂率選擇采用固定用水量變砂率的方法，試驗(yàn)確定二級(jí)配混凝土最優(yōu)砂率為32%，三級(jí)配混凝土最優(yōu)砂率為28%。

(3) 水膠比?；炷翉?qiáng)度、水膠比和粉煤灰摻量關(guān)系曲線試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)式(2):

(2)

(4) 塌落度、含氣量及外加劑參量。二級(jí)配混凝土塌落度按90～110 mm控制，三級(jí)配混凝土塌落度按50～70 mm控制。含氣量按DL/T5144-2001《水工混凝土施工規(guī)范》不同抗凍等級(jí)混凝土含氣量參考值選取，二級(jí)配F300混凝土按5.0%控制，三級(jí)配F300混凝土按4.5%控制。減水劑摻量取膠材用量的1.5%，引氣劑摻量以滿足抗凍要求F200～F300取膠材用量的0.03‰～0.04‰。

(5) 初選配合比主要參數(shù)

通過(guò)上述粗骨料級(jí)配、砂率、水膠比的試驗(yàn)選擇，同時(shí)滿足抑制堿硅酸、耐久性及降低水化熱，初選混凝土配合比見(jiàn)表2。

表2 混凝土初選配合比表

5 混凝土性能試驗(yàn)

混凝土性能試驗(yàn)內(nèi)容主要為混凝土拌和物性能試驗(yàn)、混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)、混凝土的耐久性能試驗(yàn)。

(1) 混凝土拌和物性能試驗(yàn)

混凝土拌和物性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 混凝土拌和物性能測(cè)試結(jié)果表

(2) 混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)

混凝土物理力學(xué)性能包括抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗壓彈性模量和極限拉伸值等?；炷量箟号瓘?qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4，混凝土靜力抗壓彈性模量測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5，混凝土混凝土極限拉伸試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表4 混凝土強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果表

表5 混凝土抗壓彈性模量測(cè)試結(jié)果表

表6 混凝土極限拉伸值測(cè)試結(jié)果表

試驗(yàn)結(jié)果表明：

1) 初選配合比混凝土的抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求。

2) 混凝土28 d靜力抗壓彈性模量在28～32 GPa之間，90 d靜力抗壓彈性模量在32～36 GPa之間。

3) 混凝土的軸拉強(qiáng)度較劈拉強(qiáng)度高。

4) 混凝土28 d拉伸彈性模量在31～36 GPa之間，90 d拉伸彈性模量在35～40 GPa之間，比抗壓彈性模量高約3～4 GPa。

(3) 混凝土的耐久性能試驗(yàn)

混凝土的耐久性能試驗(yàn)包括抗凍和抗?jié)B試驗(yàn)?；炷量箖鲈囼?yàn)結(jié)果見(jiàn)表7，混凝土抗?jié)B性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。試驗(yàn)結(jié)果表明初選配合比混凝土抗?jié)B等級(jí)及抗凍等級(jí)均滿足設(shè)計(jì)要求。

表7 混凝土抗凍融試驗(yàn)結(jié)果表

表8 混凝土抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果表

6 結(jié) 語(yǔ)

天然砂主要成分為石英、長(zhǎng)石、少量礦物碎屑及云母等組成，天然砂為具有潛在堿-硅酸反應(yīng)的活性骨料，摻入不低于20%的粉煤灰可有效抑制天然砂的堿-硅酸反應(yīng)；天然礫石以灰?guī)r為主，次為石英砂巖、砂質(zhì)板巖和花崗巖，為不具有潛在堿-硅酸反應(yīng)的非活性骨料； 初選配合比詳見(jiàn)表2，初選配合比各標(biāo)號(hào)混凝土拌和性能較好，抗壓強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B及極限拉伸值均滿足規(guī)范要求。

[1] GB 200-2003,中熱硅酸鹽水泥[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2004,01.

[2] DL/T 5144-2001,水工混凝土施工規(guī)范[S].北京：中國(guó)電力出版社，2002,05.

[3] GB8076-2008,混凝土外加劑[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009,12.

[4] DL/T 5151-2014,水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2014,08.

[5] DL/T5150-2001,水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2002,05.

[6] DL/T 5330-2005,水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2006,06.

[7] 林萬(wàn)旭,張軍鋒.青海玉樹(shù)查日扣水電站工程初步設(shè)計(jì)研究施工組織設(shè)計(jì)報(bào)告[R].西安：中國(guó)電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2013,12.

[8] 畢亞麗,李曉玲.查日扣水電站工程初步設(shè)計(jì)階段骨料堿活性及配合比試驗(yàn)報(bào)告[R].西安：中國(guó)電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2014,05.

[9] 李光偉 鄧長(zhǎng)軍. 復(fù)摻石灰石粉和粉煤灰在西藏地區(qū)水工混凝土中應(yīng)用試驗(yàn)研究[J].西北水電，2012，(5)：78-80.

Study on Tests of Concrete for Charikou Hydropower Project

QIU Cheng-chun1, LIN Wan-xu2

(1. Qingha Yneng Power Development Co., Ltd., Xining 810007，China;2. POWERCHINA Northwest Engineering Co., Ltd., Xi'an 710065，China)

Charikou Hydropower Project is located in the plateau and cold region. Approved by tests, the natural sand here is the active one with potential alkali-silicic acid reaction. The natural gravel is the non-active one without potential alkali-silicic acid reaction. The alkali-silicic acid reaction can be restrained by mixing 20% flyash in the natural sand. Through selection of concrete with different classes and study of the concrete performance tests. The selected concrete with different classes is with the expected mixing performance. Their compressive strength, freezing resistance, impermeability and ultimate extension all satisfy requirement. Key words:Charikou Hydropower Project; concrete mix ratio; aggregate alkali activity

2015-05-26

邱城春(1972- )，男，安徽省靈璧縣人，工程師，從事水利水電工程建設(shè)管理工作.

TV222.2

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.05.021