姜小梅

（中國水利水電第八工程局有限公司　湖南　長沙　410004）

沐若水電站大壩混凝土配合比與碾壓試驗

姜小梅

（中國水利水電第八工程局有限公司湖南長沙410004）

通過對沐若水電站碾壓混凝土原材料進行系統(tǒng)的試驗研究，針對本工程料源為弱風(fēng)化或微風(fēng)化的砂巖，人工細骨料石粉含量高等特點，采用粉煤灰、高效減水劑以及引氣劑組合聯(lián)摻方式進行碾壓混凝土配合比設(shè)計。

沐若水電站；碾壓混凝土；配合比設(shè)計；工藝試驗

1　工程概述

沐若水電站工程地處馬來西亞婆羅洲島的砂撈越州，壩址位于Rajang河流域源頭沐若河上，距Bintulu市約200km。

該工程主要由碾壓混凝土重力壩、壩身表孔溢洪道、引水系統(tǒng)（含調(diào)壓井）、發(fā)電廠房、生態(tài)流量引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。壩頂長度440.5m，最大壩高146m，大壩混凝土166.4萬m3，其中碾壓混凝土159.0萬m3。工程主要任務(wù)是發(fā)電，水庫正常蓄水位540m，死水位515m，總庫容120.43億m3，調(diào)節(jié)庫容54.75億m3，電站總裝機容量為944MW。

2　RCC配合比設(shè)計

2.1試驗?zāi)康?/p>

根據(jù)沐若工程原材料以及技術(shù)要求，通過混凝土配合比優(yōu)化試驗，確定滿足設(shè)計技術(shù)要求與現(xiàn)場施工要求，并具有較高技術(shù)經(jīng)濟效果的混凝土施工配合比。

2.2原材料檢測

水泥：使用Cms Cement（Bintulu）Sdn.Bhd.供應(yīng)的OPC，相當(dāng)于GB175-2007標(biāo)準(zhǔn)P.Ⅰ42.5水泥。水泥表觀密度3150kg/m3，水泥水化熱3d為274J/g，7d為308J/g。

粉煤灰：試驗采用Mukah粉煤灰，細度2.6～7.7%，需水量比為85～88%，表觀密度2660kg/m3，粉煤灰品質(zhì)達到Ⅰ級灰標(biāo)準(zhǔn)。

骨料：采用大壩料場砂巖人工骨料，骨料主要成分為長石石英砂巖，骨料堿活性檢測表明砂巖骨料為非活性骨料。

人工砂細度2.21，石粉含量23.6%，d≤0.08mm的顆粒含量10.2%，表觀密度2550kg/m3；粗骨料表觀密度2570kg/m3，吸水率2.1～2.6%。

外加劑：經(jīng)過品質(zhì)性能檢驗與適應(yīng)性驗試，選用湖南江海科技發(fā)展有限公司的TG-2緩凝高效減水劑與TG-1A型引氣劑。

2.3初選配合比

根據(jù)室內(nèi)試驗成果，初選RCC配合比基本參數(shù)見表1。

表1　初選RCC配合比基本參數(shù)表

對初選的RCC配合比基本參數(shù)進行校核試驗，混凝土力學(xué)性能、變形性能及耐久性均符合設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求。

由于沐若工程處于原始森林，壩址區(qū)僅有兩條砂巖巖脈，分別用于壩址和料場。根據(jù)料場取芯檢驗結(jié)果，砂巖吸水率大，表觀密度值偏小，平均值為2.538g/cm3，大壩砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的細骨料細度模數(shù)偏小，石粉含量偏高。系統(tǒng)多次改造后，人工砂石粉含量仍保持在22～27%范圍，細度模數(shù)為2.2～2.6，均突破現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

針對上述問題，結(jié)合砂石骨料加工生產(chǎn)及品質(zhì)的實際情況，進行了混凝土施工配合比的校正試驗，即內(nèi)摻石粉RCC配合比試驗，采用石粉作為摻合料代替部分粉煤灰，既有利于提高人工砂的產(chǎn)量，又降低了粉煤灰用量，經(jīng)濟效益顯著，且能保證混凝土施工的需要。

2.4內(nèi)摻石粉RCC配合比試驗

試驗證明，人工砂中含有適量的石粉含量，特別是提高到18%左右，可有效的改善砂漿及混凝土的和易性、保水性，提高混凝土均質(zhì)性、密實性、抗?jié)B性、力學(xué)指標(biāo)及斷裂韌性。

微弱風(fēng)化砂巖骨料在大體積碾壓混凝土的應(yīng)用，無論在國內(nèi)、國際，沐若工程均屬首例?；阢迦艄こ倘斯ど笆酆枯^高的情況，可以將部分石粉（SP）作為摻合料，石粉以人工砂中內(nèi)含方式摻用，水膠比表達式為：W/[C+（F+SP）]。

2.4.1砂巖石粉品質(zhì)檢測

石粉的品質(zhì)檢驗參照粉煤灰檢驗標(biāo)準(zhǔn)進行，砂巖石粉的品質(zhì)檢驗結(jié)果表明：沐若砂巖石粉顆粒較粗，細度（0.045mm篩余量）為75%，超出45%的Ⅲ級粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)；需水比為108%，滿足Ⅲ級粉煤灰的要求。

2.4.2石粉摻量對膠砂強度的影響試驗

按照水泥膠砂強度檢驗方法，“粉煤灰F+石粉SP”摻量為30%，進行“F+SP”不同組合比例的水泥膠砂試驗。試驗結(jié)果表明：F+SP（80：20）與F+SP（70：30）時：需水比≤95%，滿足Ⅰ級粉煤灰的要求；細度為22.1～28.7%，接近Ⅱ級粉煤灰的要求；28d齡期的水泥膠砂的抗壓強度比＞70%，抗折強度比＞80%。90d齡期的水泥膠砂的抗壓強度比與抗折強度比均＞90%。

從理論上可以認(rèn)為摻加F+SP（80：20）與F+SP（70：30）到混凝土中，等效于摻入優(yōu)質(zhì)的Ⅱ級粉煤灰。

2.4.3人工砂石粉含量對RCC性能的影響試驗

人工砂中石粉含量對碾壓混凝土可碾性有很大影響，石粉含量低的人工砂配制碾壓混凝土，外觀粗糙，彈塑性、可碾性差。石粉含量過高則會增加混凝土單位用水量，同時影響混凝土的性能。針對這種情況，進行不同石粉含量碾壓混凝土性能試驗。試驗結(jié)果表明人工砂石粉含量在16～27%變化，混凝土各齡期的抗壓強度無明顯差異。

2.4.4內(nèi)摻石粉RCC性能試驗

（1）內(nèi)摻石粉RCC配合比設(shè)計

結(jié)合石粉不同摻量的碾壓混凝土試驗結(jié)果與內(nèi)摻石粉碾壓混凝土的水膠比與強度關(guān)系試驗成果，在碾壓混凝土中，作為摻合料部分的石粉質(zhì)量控制宜為砂質(zhì)量的3～5%，約20～30kg/m3，人工砂中的石粉含量約為25～27%。

根據(jù)室內(nèi)混凝土配合比基本參數(shù)試驗成果，以室內(nèi)初選RCC配合比為基礎(chǔ)，考慮摻合料摻量降低5%，經(jīng)試拌調(diào)整選擇適當(dāng)砂率，內(nèi)摻石粉RCC配合比見表2。

表2　摻SP碾壓混凝土配合比表

（2）內(nèi)摻石粉RCC性能試驗

研究表明：人工砂石粉含量在22～27%，細度模數(shù)控制在2.2～3.0范圍時，碾壓混凝土的工作性能較好，混凝土抗壓強度與其他性能可以滿足設(shè)計技術(shù)指標(biāo)要求。

3　碾壓混凝土工藝試驗

3.1工藝試驗布置

碾壓混凝土工藝試驗分兩個階段進行。第一階段碾壓混凝土試驗場地布置在大壩左岸鋼筋廠與機修車間之間，場地大小為40.0m×9.0m（長×寬）。第二階段工藝試驗場地布置在上游圍堰EL.432.0m～EL.445.04m區(qū)域內(nèi)。

3.2碾壓混凝土配合比驗證試驗

通過碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗，按常規(guī)方法驗證碾壓混凝土配合比的各項性能參數(shù)是否滿足設(shè)計與現(xiàn)場施工要求，主要包括碾壓混凝土的可碾性評價，VC值，凝結(jié)時間，力學(xué)性能指標(biāo)等。

碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗配合比見表3。

表3　碾壓混凝土現(xiàn)場工藝試驗用配合比表

3.3施工工藝試驗與性能參數(shù)檢測

3.3.1配合比驗證

碾壓混凝土拌和物機口和現(xiàn)場取樣檢測試驗結(jié)果表明，混凝土拌和物的親和性和工作性都比較好，表明混凝土配合比參數(shù)組成合理，滿足施工設(shè)計要求。混凝土拌和物VC值損失較小，對混凝土可碾性影響不大，說明所選用的配合比是合適的。

3.3.2現(xiàn)場取芯試驗

鉆孔取芯是評定碾壓混凝土質(zhì)量的綜合方法，鉆孔取芯主要對兩個試驗階段碾壓混凝土以及變態(tài)混凝土區(qū)取芯，并對所取芯樣外觀進行描述，以評定碾壓混凝土的均質(zhì)性和密實性。

從試驗結(jié)果可以看出，碾壓混凝土的各齡期強度發(fā)展正常，能夠滿足設(shè)計技術(shù)要求；變態(tài)混凝土及凈漿、砂漿的性能能夠滿足設(shè)計要求。防滲面層的碾壓混凝土C18020二級配抗?jié)B達到W10標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.3壓水試驗

工藝性試驗?zāi)雺夯炷吝_到試驗齡期90d時，進行了現(xiàn)場壓水試驗。通過取芯→洗孔→密封→加壓→讀數(shù)，記錄流量，并使用最后一次讀數(shù)，計算在該階段的壓力下的混凝土滲透性，檢驗結(jié)果表明，C18015三級配、C18020三級配、C18020二級配碾壓混凝土抗?jié)B性能較好，控制在初凝時間內(nèi)連續(xù)碾壓施工的混凝土層面間結(jié)合良好。

3.3.4原位抗剪試驗

在原位抗剪試驗中，90d齡期共進行了7組共計28塊試件的試驗。其中沿混凝土試件膠結(jié)面剪斷的有8件；全部沿混凝土層面處剪斷的有14件；其他6塊部分從混凝土層面剪斷，部分從混凝土試件膠結(jié)面剪斷。

通過試驗結(jié)果可看出，層間間歇期在8h以內(nèi)試件，其剪斷面大都沿混凝土試件膠結(jié)面剪斷，剪斷面起伏較大，部分骨料被剪斷，說明層面結(jié)合很好。間歇時間超過8h以上的，沿層面剪斷的概率較高，與采用哪種層間處理材料的關(guān)系不大。

根據(jù)原位抗剪試驗成果，采取正常的處理方式進行施工，碾壓混凝土摩擦系數(shù)f′值在1.18～1.69之間，粘聚力c′值在1.24～1.55MPa之間。

4　結(jié)語

通過沐若工程混凝土原材料的試驗研究，針對骨料石粉含量高的特點，采用粉煤灰、高效減水劑以及引氣劑組合聯(lián)摻方式進行碾壓混凝土配合比設(shè)計，碾壓混凝土的親和性和可碾性較好，各項性能指標(biāo)均能達到設(shè)計要求，且具有明顯的經(jīng)濟效益。

[1]《水工碾壓混凝土試驗規(guī)程》（DL/T5433-2009）.

[2]《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》（DL/T5112-2009）.

[3]《水利水電工程施工手冊》.北京：中國電力出版社，2002.

TV431

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1673-0038（2015）43-0256-02

2015-9-20

在室外進行碾壓混凝土工藝試驗，探索在特定條件下的，具有良好經(jīng)濟效益的碾壓混凝土施工配合比，并驗證了混凝土的可碾壓性及施工工藝參數(shù)，為大壩碾壓混凝土施工積累了經(jīng)驗。