二郎壩水電工程防滲灌漿漿液配方試驗(yàn)分析

趙 琦

(陜西秦龍電力股份有限公司二郎壩水力發(fā)電公司，陜西漢中724400)

1 工程概況

二郎壩水電工程位于陜西省漢中市寧強(qiáng)縣境內(nèi)，壩址屬巖溶發(fā)育區(qū)，山體防滲帷幕工程是樞紐的主體工程之一。山體防滲帷幕全高157 m，防滲總面積約10萬m2，單孔最大孔深86 m。

為了保障防滲工程符合設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)灌漿用水泥及水泥漿液配合比進(jìn)行試驗(yàn)分析。我們選擇了漢中XX水泥廠425#普通硅酸鹽水泥和廣元XX水泥廠425#普通硅酸鹽水泥，進(jìn)行水泥品質(zhì)鑒定，并將兩種水泥配制成水灰比為2∶1、1∶1、0.5∶1 的水泥漿液，進(jìn)行物理力學(xué)、流變特性試驗(yàn)，取得了一定成果。

2 水泥品質(zhì)鑒定

灌漿用水泥細(xì)度是個(gè)重要指標(biāo)，要求其顆粒粒徑應(yīng)不大于灌漿裂縫寬度的1/3～1/5，對(duì)于二郎壩山體防滲工程，山體裂縫的變化范圍相當(dāng)大。因此，水泥的物理力學(xué)性能必須達(dá)到國標(biāo)水泥的標(biāo)準(zhǔn)，才能滿足灌漿要求。檢驗(yàn)結(jié)果見表1、表2，由檢驗(yàn)結(jié)果可見，兩種水泥物理、力學(xué)性能均滿足國標(biāo)[1]要求。兩種水泥細(xì)度均＜5%，滿足《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》[2]要求，兩種水泥可用于二郎壩山體防滲工程。

表1 水泥物理性能檢驗(yàn)結(jié)果

表2 水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果

3 水泥漿液性能試驗(yàn)

根據(jù)給定的 2∶1、1∶1、0.5∶1 的 3 種水灰比，兩種水泥，共計(jì)6個(gè)配合比，每個(gè)配合比按其比例將水泥加水混合后，用860 r/min的攪拌器攪拌3 min，所制成的漿液進(jìn)行下述各項(xiàng)試驗(yàn)。

3.1 漿液的物理試驗(yàn)

漿液的物理試驗(yàn)包括:漿液的凝結(jié)時(shí)間、析水率、相對(duì)密度和結(jié)石容重。漿液的凝結(jié)時(shí)間測(cè)定方法按《水工混凝土試驗(yàn)觀測(cè)》[3]水泥凝結(jié)時(shí)間方法進(jìn)行。漿液析水率測(cè)定方法為，取200 mL水泥漿液，置于250 mL有刻度并帶塞的量筒內(nèi)，搖均漿液后凈置。每過一段測(cè)其清水厚度，直至清水高度完全呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)為止，得到的清水體積與漿液體積之比的百分?jǐn)?shù)即為析水率。漿液的相對(duì)密度測(cè)定方法采用稱重法。漿液的結(jié)石容重測(cè)定采用水中稱重法。兩種水泥不同水灰比漿液物理性能試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由試驗(yàn)結(jié)果可見，兩種水泥漿液的凝結(jié)時(shí)間隨著水灰比的增大而延緩，析水率隨著水灰比的減少而減少，漿液的相對(duì)密度和結(jié)石容重隨著水灰比的減少而增大。兩種水泥漿液物理性能指標(biāo)稍有差別，但差別不大，相對(duì)廣元XX425#水泥漿液的凝結(jié)時(shí)間小于漢中XX425#水泥。

表3 水泥漿液物理性能試驗(yàn)結(jié)果

3.2 水泥漿液的流變特性

水泥漿液的流變參數(shù)包括:水泥漿液的黏度和塑形屈服強(qiáng)度。漿液的黏度決定著漿液在一定寬度的裂縫內(nèi)從灌漿孔向遠(yuǎn)處擴(kuò)散的速度，而塑形屈服強(qiáng)度決定著水泥漿液在一定壓力下能達(dá)到的距離。試驗(yàn)測(cè)定了兩種水泥漿液不同水灰比的漏斗黏度、塑形黏度和塑形屈服強(qiáng)度。漏斗黏度采用1006型漏斗黏度計(jì)測(cè)定。塑形黏度和塑形屈服強(qiáng)度采用NXS－11A型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定。兩種水泥漿液的流變參數(shù)測(cè)定結(jié)果見表4。

表4 水泥漿液流變參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可見，漢中XX水泥漿液各水灰比流變參數(shù)均小于廣元XX水泥，這是因?yàn)閺V元水泥細(xì)度較漢中水泥細(xì)，致使水泥初期水化需水量增大，當(dāng)水灰比相同時(shí)，廣元水泥漿液較漢中水泥漿液稠。

3.3 水泥漿液結(jié)石強(qiáng)度

漿液結(jié)石強(qiáng)度采用自由沉積成型的方法進(jìn)行。我們?cè)谠嚹Ｉ霞由咸啄?，注入拌好的漿液，待沉降析水穩(wěn)定后取下套模，刮平表面，拆模后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中水溫為20℃的水槽內(nèi)養(yǎng)護(hù)至試驗(yàn)齡期，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)?？箟簭?qiáng)度采用7 cm×7 cm×7 cm的立方體試塊，抗折強(qiáng)度采用4 cm×4 cm×16 cm的長(zhǎng)方體試塊。我們分別測(cè)定了7 d、28 d齡期的漿液結(jié)石抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。兩種水泥漿液的結(jié)石強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 漿液結(jié)石強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

可見廣元XX425#水泥漿液結(jié)石強(qiáng)度高于漢中XX425#水泥，其原因在于廣元水泥各水灰比漿液析水率大于漢中XX425#水泥，致使兩種水泥漿液結(jié)石水灰比不同，漿液析水率越大，其結(jié)石水灰比越小，結(jié)石強(qiáng)度越高。

4 結(jié)語

1)漢中XX水泥廠425#普通硅酸鹽水泥和廣元XX水泥廠425#普通硅酸鹽水泥，各項(xiàng)物理力學(xué)性能均滿足國標(biāo)[1]要求。兩種水泥細(xì)度均＜5%，滿足《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》[2]要求，兩種水泥可用于二郎壩山體防滲工程。

2)廣元 XX425#水泥漿液初凝、終凝時(shí)間均小于漢中XX425#水泥。

3)由于廣元XX425#水泥細(xì)度大于漢中XX425#水泥，故其水泥漿液的漏斗黏度、塑形黏度和塑形屈服強(qiáng)度等流變參數(shù)高于漢中XX425#水泥。

4)廣元XX425#水泥漿液結(jié)石抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度高于漢中XX425#水泥。

綜上所述，兩種水泥漿液各項(xiàng)性能稍有差異，但差異不大，均可用于二郎壩山體防滲工程，優(yōu)先選用廣元XX水泥廠425#普通硅酸鹽水泥。

[1]GB 175—2007硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[2]SL 62—94水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國電力出版社，2009.

[3]SL 352—2006水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].北京:中國水利水電出版社，2006.