東陽水庫開挖利用料堿活性抑制研究

(四川沃土項目投資管理有限公司，成都，611732)

1 工程概況及基本資料

東陽水庫壩址以上集水面積65.5km2，河道平均比降50.9‰，多年平均年來水量4090萬m3。工程開發(fā)任務(wù)是以農(nóng)業(yè)灌溉、鄉(xiāng)村供水等綜合利用的小(1)型水利工程。水庫正常蓄水位932.00m，正常庫容532萬m3，總庫容717萬m3，死水位911.00m，死庫容108萬m3，興利庫容424萬m3。大壩壩頂高程939.50m，壩頂寬6.00m，最大壩高66.5m，由于工程地處Ⅷ度地震區(qū)，大壩按3級建筑物設(shè)計，其他永久主要建筑物按4級設(shè)計，次要建筑物按5級設(shè)計。

本工程兩岸山體開挖料達10.07萬m3，河床部位砂礫石開挖達6.27萬m3，工程所需膠凝砂礫石骨料13.89萬m3，混凝土粗骨料5.54萬m3。根據(jù)室內(nèi)試驗得知，工程區(qū)開挖料作為骨料使用存在潛在的堿—硅酸反應(yīng)危害，為解決開挖料不能利用至大壩填筑的問題，開展了本次開挖料堿活性抑制研究，通過本研究為大壩設(shè)計提供了技術(shù)保障。

2 項目前期設(shè)計工作情況

2.1 壩型選擇

受自然保護區(qū)和種質(zhì)資源保護區(qū)等邊界條件限制，在前期工作過程中開展了多種壩型比較，分別對心墻石渣壩、鋼筋混凝土面板壩、埋石混凝土重力壩、混凝土雙曲拱壩和膠凝砂礫石壩進行了比選，最終通過地質(zhì)條件、布置條件、建材條件和施工條件等各方面比較，選擇了國內(nèi)先進、抗震性能好、環(huán)境友好的膠凝砂礫石壩壩型。

2.2 開挖利用料基本特性

為進一步研究膠凝砂礫石壩利用開挖料筑壩的可行性，先后開展了現(xiàn)場試驗和室內(nèi)物理力學(xué)試驗，通過砂漿棒快速法對骨料在砂漿中的潛在堿—硅酸反應(yīng)測定，砂漿試件時間14d的膨脹率為0.241%～0.259%，初步判斷骨料為具有潛在危害性反應(yīng)的活性骨料[1]，骨料試驗成果見表1。

表1砂礫石骨料試驗成果表

3 堿活性骨料反應(yīng)抑制試驗配合比

為抑制骨料在混凝土中的堿—硅酸反應(yīng)，通過研究不同替代量的粉煤灰對堿—硅酸反應(yīng)的效果分析，得出開挖砂礫石料能否運用于工程中。本工程研究粉煤灰替代水泥含量分別為0%、30%、50%，同時考慮膠凝砂礫石在實際應(yīng)用過程中一般會摻入減水劑，增加了考慮減水劑的兩個配合比，試驗配合比見表2，試驗研究結(jié)果見表3和圖1～圖3[2]。

表2堿骨料反應(yīng)試驗用配合比

表3堿骨料反應(yīng)試驗結(jié)果

圖1 堿骨料反應(yīng)試驗結(jié)果

圖2 堿骨料反應(yīng)試驗結(jié)果(粉煤灰摻量的影響)

圖3 堿骨料反應(yīng)試驗結(jié)果(減水劑的影響)

根據(jù)試驗成果可以看出，未摻粉煤灰的試件14d的膨脹率大于0.1%小于0.2%，但28d膨脹率已達到0.313%，具有潛在危害性；摻入30%粉煤灰后，7d時試件出現(xiàn)收縮的現(xiàn)象，14d、28d的膨脹率分別為0.024%、0.071%，均小于0.1%，可看出摻入30%粉煤灰對堿骨料反應(yīng)具有較強的抑制作用；當(dāng)粉煤灰摻量為50%時，試件14d、28d的膨脹率分別為0.004%、0.031%，均小于0.1%，說明隨著粉煤灰摻量的增加，堿骨料反應(yīng)的抑制效果增強。摻減水劑的試驗結(jié)果表明，減水劑的摻入使試件前期的膨脹率增大，后期膨脹率減小，對長期堿骨料反應(yīng)的抑制有利；粉煤灰摻量50%、減水劑摻量0.7%的試件，28d膨脹率為0.022%，為所有配合比中的最小值。綜上，粉煤灰摻量30%以上，可達到抑制堿骨料反應(yīng)的效果，減水劑的摻入對抑制長期堿骨料反應(yīng)有利。

4 結(jié)論

通過開展粉煤灰不同摻量的配合比試驗，可知本工程利用當(dāng)?shù)亻_挖砂礫石料作為筑壩材料是可行的。通過調(diào)整壩體結(jié)構(gòu)來適應(yīng)膠結(jié)砂礫石的材料特性，充分利用當(dāng)?shù)亻_挖料，即節(jié)約了工程投資，又為大壩設(shè)計提供了技術(shù)保障，還減少了棄渣對環(huán)境的影響，為膠凝砂礫石在水庫大壩的運用提供了良好的經(jīng)驗總結(jié)。