中國水利水電第三工程局有限公司 陜西 西安 710024

0 前言

目前,國內(nèi)大型水電工程大體積混凝土多采用中熱水泥,其主要優(yōu)點有:水化熱低,放熱速度慢,有利于溫度控制,防止早期水化熱高使混凝土出現(xiàn)裂隙的優(yōu)點。然而,在設(shè)計配合比時為了保證混凝土各項性能指標,通常會在初選配合比的基礎(chǔ)上再增加膠材的用量,防止在施工過程中出現(xiàn)低強或是耐久性不合格現(xiàn)象,這使得膠凝材料用量偏大,同時也增加了施工成本。本文就荒溝抽水蓄能電站面板混凝土配合比進行膠凝材料的微調(diào)整,并找出優(yōu)化方案,以降低水化熱及施工成本。

1 工程概況

荒溝抽水蓄能電站位于黑龍江省牡丹江市海林市三道河子鎮(zhèn),下水庫利用已建成的蓮花水電站水庫,上水庫為牡丹江支流三道河子右岸的山間洼地。站址距牡丹江市145km,距蓮花壩址43km。電站樞紐建筑物主要由主壩、副壩、輸水系統(tǒng)和地下廠房等組成。電站裝機容量1200MW,上水庫總庫容1193．7×104m3。

本工程為Ⅰ等工程,工程規(guī)模為大(1)型。主要建筑物中的主壩、副壩、輸水系統(tǒng)、地下廠房、主變洞、母線洞、出線洞、廠房交通洞、廠房通風(fēng)洞、地面副廠房及地面開關(guān)站等均為1級建筑物;次要建筑物如生產(chǎn)生活區(qū)及一般擋墻等均為三級建筑物。上水庫主壩、副壩及進/出水口的校核洪水標準為1000年一遇,設(shè)計洪水標準為200年一遇。

三道河子流域夏季濕熱多雨,冬季漫長嚴寒。根據(jù)牡丹江市歷年氣象資料統(tǒng)計,多年平均氣溫3．2℃,最高氣溫37．5℃,最低氣溫－45．2℃,晝夜溫差大。多年平均風(fēng)速2．6m/s,最大風(fēng)速24m/s(相應(yīng)風(fēng)向為WNW)。

2 優(yōu)化原因

該工程處于嚴寒地區(qū),根據(jù)施工部位的設(shè)計要求,混凝土面板堆石壩混凝土面板強度等級設(shè)計采用C35F90400W10。其中:水泥采用撫順“渾河”牌P．MH42．5水泥,外加劑采用江蘇蘇博特PCA－I高性能減水劑和GYQ－III型引氣劑,粉煤灰采用F類I級灰,為補償混凝土的收縮添加了氧化鎂,采用天然砂及機制碎石,為改善界面過渡區(qū)的微結(jié)構(gòu)同時減少泌水添加了硅粉,為了有效阻止早期混凝土面板裂縫的產(chǎn)生采用了聚丙烯纖維,為減少拌和樓稱量系統(tǒng)的誤差,將引氣劑進行了稀釋;以上原材料所檢測項目均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

以此配合比澆筑面板混凝土試驗段,驗證此配合比。檢測結(jié)果為28天齡期抗壓強度48．9MPa,90天齡期凍融質(zhì)量損失1．6%,相對動彈模72．8%,抗拉強度3．0MPa,抗?jié)B≥W10,各項性能均滿足設(shè)計指標。檢測結(jié)果表明此配合比各材料用量仍有富余,有優(yōu)化的空間。

3 優(yōu)化方案

根據(jù)施工過程中混凝土的各項拌合物性能檢測指標和物理性能檢測指標,配合比優(yōu)化分四個方案步驟進行,以編號PB－01為基準,每個方案調(diào)整的各種材料用量見下表。

優(yōu)化方案一是編號PB－02中去除了硅粉,提高了用水量,同時提高粉煤灰的摻量至20%,砂率不變,膠材總量不變,外加劑及摻和料用量不變;

優(yōu)化方案二是編號PB－03中降低水泥的用量,砂率保持不變,外加劑及摻和料的用量不變;

優(yōu)化方案三是編號PB－04中降低了水泥用量,砂率調(diào)整為37%,調(diào)整引氣劑摻量至1．1%;

優(yōu)化方案四是編號PB－05中調(diào)整引氣劑摻量至1．2%,調(diào)整水膠比至0．38,各類摻和料的摻量不變。

調(diào)整情況見下表1:

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調(diào)整后的配合比各材料用量如下表2:

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4 試驗結(jié)果

根據(jù)《水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》DL/T 5330－2015有關(guān)規(guī)定,確定相應(yīng)混凝土配合比的配制強度[1],按式fcu,0＝fcu,k＋1．645?σ確定配制強度為42．4MPa。經(jīng)過試配,并標養(yǎng)至設(shè)計齡期后,進行抗壓、抗?jié)B及凍融性能檢測,檢測結(jié)果分析如下:

(1)PB－02:在保持膠材總量不變的情況下,將硅粉用粉煤灰替代,含氣量2．2%,不符合規(guī)范要求,和易性差,有泌水;凍融結(jié)果僅達到F250,達不到設(shè)計要求?？梢姽璺墼诖伺浜媳扔绊戄^大,故不能取消硅粉進行優(yōu)化。

(2)PB－03:水灰比由0．32調(diào)整為0．33,其它材料未調(diào)整,其拌和物和易性好,相比基準配合比,含氣量有所增加,這對凍融是有利的,檢測結(jié)果表明:此配比的抗壓、抗凍、抗?jié)B均滿足設(shè)計要求。

(3)PB－04:水灰比由0．32調(diào)整為0．36,其它材料未調(diào)整?；炷廖锢硇阅軝z測結(jié)果表明:此配比的抗壓、抗凍、抗?jié)B均滿足設(shè)計要求,但是由于PB－04中膠凝材料的大量減少,抗壓強度沒有富余度,坍落度超出設(shè)計指標要求。

(4)PB－05:調(diào)整了用水量及引氣劑的摻量,坍落度及含氣量均超過了設(shè)計要求,其抗壓強度達不到配制要求,故不再進行抗?jié)B及凍融試驗。

5 結(jié)語

從四個優(yōu)化方案的檢測結(jié)果整理分析得知,編號PB－03優(yōu)化方案每方節(jié)約13kg膠材用量,既滿足設(shè)計各項指標要求,也滿足施工要求。試驗結(jié)果也表明施工中不能單純的為了經(jīng)濟效益而對膠凝材料進行大幅度的調(diào)整,還要控制好原材料的質(zhì)量、拌和樓稱量系統(tǒng)的精度要合格,畢竟工程質(zhì)量是最重要的,確保施工質(zhì)量是最終的要求。