沐若水電站大壩混凝土配合比與碾壓試驗(yàn)

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(yàn)

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

沐若水電站；碾壓混凝土；配合比設(shè)計(jì)；工藝試驗(yàn)

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(jī)容量為944MW。

2　RCC配合比設(shè)計(jì)

2.1試驗(yàn)?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(yàn)，確定滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求與現(xiàn)場(chǎng)施工要求，并具有較高技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的混凝土施工配合比。

2.2原材料檢測(cè)

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(yàn)采用Mukah粉煤灰，細(xì)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(dá)到Ⅰ級(jí)灰標(biāo)準(zhǔn)。

骨料：采用大壩料場(chǎng)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(cè)表明砂巖骨料為非活性骨料。

人工砂細(xì)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(yàn)與適應(yīng)性驗(yàn)試，選用湖南江?？萍及l(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(yàn)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(duì)初選的RCC配合比基本參數(shù)進(jìn)行校核試驗(yàn)，混凝土力學(xué)性能、變形性能及耐久性均符合設(shè)計(jì)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(chǎng)。根據(jù)料場(chǎng)取芯檢驗(yàn)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(xì)骨料細(xì)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(xì)度模數(shù)為2.2～2.6，均突破現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)上述問題，結(jié)合砂石骨料加工生產(chǎn)及品質(zhì)的實(shí)際情況，進(jìn)行了混凝土施工配合比的校正試驗(yàn)，即內(nèi)摻石粉RCC配合比試驗(yàn)，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(jì)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(yàn)

試驗(yàn)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(shí)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(dá)式為：W/[C+（F+SP）]。

2.4.1砂巖石粉品質(zhì)檢測(cè)

石粉的品質(zhì)檢驗(yàn)參照粉煤灰檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，砂巖石粉的品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果表明：沐若砂巖石粉顆粒較粗，細(xì)度（0.045mm篩余量）為75%，超出45%的Ⅲ級(jí)粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)；需水比為108%，滿足Ⅲ級(jí)粉煤灰的要求。

2.4.2石粉摻量對(duì)膠砂強(qiáng)度的影響試驗(yàn)

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

2.4.3人工砂石粉含量對(duì)RCC性能的影響試驗(yàn)

人工砂中石粉含量對(duì)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(huì)增加混凝土單位用水量，同時(shí)影響混凝土的性能。針對(duì)這種情況，進(jìn)行不同石粉含量碾壓混凝土性能試驗(yàn)。試驗(yàn)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(qiáng)度無明顯差異。

2.4.4內(nèi)摻石粉RCC性能試驗(yàn)

（1）內(nèi)摻石粉RCC配合比設(shè)計(jì)

結(jié)合石粉不同摻量的碾壓混凝土試驗(yàn)結(jié)果與內(nèi)摻石粉碾壓混凝土的水膠比與強(qiáng)度關(guān)系試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)

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

3　碾壓混凝土工藝試驗(yàn)

3.1工藝試驗(yàn)布置

碾壓混凝土工藝試驗(yàn)分兩個(gè)階段進(jìn)行。第一階段碾壓混凝土試驗(yàn)場(chǎng)地布置在大壩左岸鋼筋廠與機(jī)修車間之間，場(chǎng)地大小為40.0m×9.0m（長×寬）。第二階段工藝試驗(yàn)場(chǎng)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(yàn)證試驗(yàn)

通過碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)，按常規(guī)方法驗(yàn)證碾壓混凝土配合比的各項(xiàng)性能參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工要求，主要包括碾壓混凝土的可碾性評(píng)價(jià)，VC值，凝結(jié)時(shí)間，力學(xué)性能指標(biāo)等。

碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)配合比見表3。

表3　碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)工藝試驗(yàn)用配合比表

3.3施工工藝試驗(yàn)與性能參數(shù)檢測(cè)

3.3.1配合比驗(yàn)證

碾壓混凝土拌和物機(jī)口和現(xiàn)場(chǎng)取樣檢測(cè)試驗(yàn)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(jì)要求?；炷涟韬臀颲C值損失較小，對(duì)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(chǎng)取芯試驗(yàn)

鉆孔取芯是評(píng)定碾壓混凝土質(zhì)量的綜合方法，鉆孔取芯主要對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)階段碾壓混凝土以及變態(tài)混凝土區(qū)取芯，并對(duì)所取芯樣外觀進(jìn)行描述，以評(píng)定碾壓混凝土的均質(zhì)性和密實(shí)性。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，碾壓混凝土的各齡期強(qiáng)度發(fā)展正常，能夠滿足設(shè)計(jì)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(jì)要求。防滲面層的碾壓混凝土C18020二級(jí)配抗?jié)B達(dá)到W10標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.3壓水試驗(yàn)

工藝性試驗(yàn)?zāi)雺夯炷吝_(dá)到試驗(yàn)齡期90d時(shí)，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)。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(jì)算在該階段的壓力下的混凝土滲透性，檢驗(yàn)結(jié)果表明，C18015三級(jí)配、C18020三級(jí)配、C18020二級(jí)配碾壓混凝土抗?jié)B性能較好，控制在初凝時(shí)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(yàn)

在原位抗剪試驗(yàn)中，90d齡期共進(jìn)行了7組共計(jì)28塊試件的試驗(yàn)。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(yàn)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(shí)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(yàn)成果，采取正常的處理方式進(jìn)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(yàn)研究，針對(duì)骨料石粉含量高的特點(diǎn)，采用粉煤灰、高效減水劑以及引氣劑組合聯(lián)摻方式進(jìn)行碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)，碾壓混凝土的親和性和可碾性較好，各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]《水工碾壓混凝土試驗(yàn)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(cè)》.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(jìn)行碾壓混凝土工藝試驗(yàn)，探索在特定條件下的，具有良好經(jīng)濟(jì)效益的碾壓混凝土施工配合比，并驗(yàn)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(yàn)。