蘇明順

（泰安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東泰安 271016）

王家院水庫(kù)膠凝砂礫料防滲體配合比設(shè)計(jì)

蘇明順

（泰安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東泰安 271016）

泰安市王家院水庫(kù)大壩以膠凝砂礫料作為防滲心墻，防滲效果顯著。為保證工程質(zhì)量，基于工程場(chǎng)區(qū)原材料情況，通過對(duì)筑壩膠凝砂礫料配合比試驗(yàn)，提出了合理的設(shè)計(jì)配合比。

王家院水庫(kù)；膠凝砂礫料；配合比設(shè)計(jì)

泰安市王家院水庫(kù)工程規(guī)模為?。?）型，總庫(kù)容998.60萬m3。庫(kù)區(qū)下伏基巖為奧陶系泥灰?guī)r和寒武系灰?guī)r，覆蓋層主要為中砂、粗砂。為充分利用工程場(chǎng)區(qū)砂礫料，水庫(kù)大壩采用膠凝砂礫料心墻砂殼壩，總長(zhǎng)4.0 km，壩頂高程92.30 m，最大壩高11.30 m，防滲心墻頂寬1.5 m，心墻邊坡1∶0.14，墻底坐落于完整基巖上。為保證壩體防滲性能及結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計(jì)要求膠凝砂礫料心墻28 d期齡強(qiáng)度不低于5.0 MPa，抗?jié)B等級(jí)不低于W4。

1 試驗(yàn)?zāi)康募胺椒?/h2>

為科學(xué)選定膠凝砂礫石料的配合比，保證材料的強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)等滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了膠凝砂礫石料配合比優(yōu)選試驗(yàn)。工程地質(zhì)勘探時(shí)進(jìn)行了料場(chǎng)勘探和取樣試驗(yàn)。壩址區(qū)砂層分布穩(wěn)定，以中、粗砂為主，含少量礫石，黃褐色，濕～飽和，較純凈，礫石含量約10%，磨圓度較好，含泥量在2.5～3.2%。礫石粒徑一般在2～6 cm，分選性較好。

試驗(yàn)首先測(cè)定料場(chǎng)砂礫石料物理性質(zhì)以及天然砂率、天然顆粒級(jí)配曲線等指標(biāo)，按照混合料級(jí)配選定用水量，以合理的水膠比選取膠材用量，以滿足振動(dòng)液化充填密實(shí)要求。通過體積法計(jì)算飽和面干狀態(tài)下的砂礫石用量，最終確定膠凝砂礫石料材料用量配合比。

2 原材料選定

2.1 水泥

采用山東魯珠水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42.5級(jí)水泥，并取樣對(duì)水泥進(jìn)行比表面積、凝結(jié)時(shí)間、安定性、標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、膠砂強(qiáng)度等進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明該水泥物理力學(xué)檢驗(yàn)項(xiàng)目符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175—2007）標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2 粉煤灰

采用山東石橫發(fā)電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，并對(duì)粉煤灰進(jìn)行了細(xì)度、燒失量、需水量比、含水量等指標(biāo)的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明所檢指標(biāo)符合《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》（DL/T5055-2007）中對(duì)Ⅱ級(jí)粉煤灰的技術(shù)要求。

2.3 砂礫石料

就地取材，選用項(xiàng)目區(qū)砂礫石混合料，分別在不同部位取樣，檢測(cè)砂礫石料的含泥量、泥塊含量、含水率、砂率、顆粒級(jí)配等進(jìn)行檢測(cè)分析，并繪制顆粒級(jí)配曲線見表1、圖1。

表1 砂礫石料檢測(cè)參數(shù)成果表

3 設(shè)計(jì)配合比及試驗(yàn)

3.1 膠凝砂礫石配制強(qiáng)度的確定

膠凝砂礫石料配合比設(shè)計(jì)參照《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（SL352-2006）中A.6“碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行膠凝砂礫石料配制強(qiáng)度計(jì)算。

圖1 砂礫石級(jí)配曲線

對(duì)于防滲心墻膠凝砂礫石料，設(shè)計(jì)要求28 d期齡設(shè)計(jì)強(qiáng)度不低于5.0 MPa，抗?jié)B等級(jí)W。

3.2 配合比設(shè)計(jì)及性能檢測(cè)

3.2.1 配合比設(shè)計(jì)

1）用水量及水膠比。根據(jù)砂礫石料的平均級(jí)配，在滿足設(shè)計(jì)要求下，考慮到拌和物的維勃稠度、含氣量，滿足可碾性及液化泛漿等施工性能前提下，以骨料飽和面干狀態(tài)為基準(zhǔn)，用水量為130 kg/m3。選取0.75、0.90、1.05三個(gè)水膠比方案比較選擇確定最優(yōu)水膠比。

2）粉煤灰摻量。由于膠凝砂礫石料的強(qiáng)度一般較低，提高粉煤灰的摻量可有效的改善膠凝砂礫石料工作性能，增加膠凝砂礫石料的漿砂比重，并在很大程度上改善了拌和物的性能，參照《膠結(jié)顆粒筑壩技術(shù)導(dǎo)則》的成功工程實(shí)例，粉煤灰的摻量定為50%。

3）砂率。由砂礫石料顆粒級(jí)配可知，不同取樣點(diǎn)的砂礫石料的差別較大。為了使得到的配合比達(dá)到“以面代點(diǎn)”的要求，此次試驗(yàn)選取現(xiàn)有料場(chǎng)1、2、3、4取樣點(diǎn)的混合料進(jìn)行配合比試驗(yàn)，混合料砂率為53%。

4）配合比設(shè)計(jì)。膠凝砂礫石料各組分材料采用絕對(duì)體積法進(jìn)行計(jì)算。用水量130 kg/m3不變，相對(duì)應(yīng)的三種不同水膠比的膠凝砂礫料配合比設(shè)計(jì)見表2。

表2 膠凝砂礫石配合比適配成果表

3.2.2 材料性能檢測(cè)

膠凝砂礫料抗壓強(qiáng)度按150 mm立方體極限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定，本次試驗(yàn)僅測(cè)定了期齡7 d、28 d的材料強(qiáng)度，經(jīng)測(cè)定，三種水膠比材料7 d期齡抗壓強(qiáng)度為3.7～5.4 MPa，28 d期齡抗壓強(qiáng)度為6.2～7.5 MPa，試驗(yàn)結(jié)果見表3。材料滲透性檢測(cè)采用逐級(jí)加壓法，測(cè)定的材料抗?jié)B等級(jí)均滿足設(shè)計(jì)要求。

表3 膠凝砂礫石料抗壓試驗(yàn)結(jié)果表

3.2.3 配合比的選定

通過材料性能檢測(cè)，三種配合比的材料隨著水膠比的增加，期齡7d、28d的強(qiáng)度明顯降低，這也符合常規(guī)混凝土規(guī)律。隨著水膠比的降低，拌和料性能趨于干硬。為滿足設(shè)計(jì)和施工要求，最終選定的防滲心墻膠凝砂礫石料配合比見表4。

表4 膠凝砂礫石料推薦配合比

4 結(jié)語

本試驗(yàn)根據(jù)工程場(chǎng)區(qū)砂礫石特點(diǎn)，提出了滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和抗?jié)B要求的配合比建議值，并力求適應(yīng)實(shí)際施工強(qiáng)度要求，保證該壩型方案的工程經(jīng)濟(jì)效益。下一步在施工中，會(huì)通過現(xiàn)場(chǎng)配合試驗(yàn)，合理確定施工工藝參數(shù)，進(jìn)一步驗(yàn)證該配合比的合理性，為今后類似工程提供參考。

[1]SL 678-2014.膠結(jié)顆粒料筑壩技術(shù)導(dǎo)則[S].北京:中國(guó)水利水電出版社，2015.

[2]王晉英.守口堡水庫(kù)膠凝砂礫石壩設(shè)計(jì)與研究[J].山西水利科技，2015（1）.

（責(zé)任編輯 遲明春）

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2017-07-08

蘇明順（1963—），男，工程師，院長(zhǎng)