阿爾塔什水利樞紐工程面板混凝土現(xiàn)場(chǎng)坍落度控制研究

譚小軍，周天斌

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐工程是葉爾羌河干流梯級(jí)規(guī)劃中“兩庫(kù)十四級(jí)”的第十一個(gè)梯級(jí)。工程壩址距喀什地區(qū)莎車(chē)縣約120km，距喀什約310km。面板堆石壩壩高164.8m，壩頂寬度12m，壩長(zhǎng)795m，因其超高面板堆石壩、深河床覆蓋層、工程區(qū)強(qiáng)地震帶以及壩體右岸存在國(guó)內(nèi)罕見(jiàn)高邊坡危巖體群特點(diǎn)，被業(yè)界稱(chēng)為“新疆三峽工程”。本工程地處高寒干燥地區(qū)，晝夜溫差大，氣候干燥，日照長(zhǎng)，雨量少。

擋水壩為混凝土面板砂礫石-堆石壩，上游主堆石區(qū)采用砂礫石料，壩坡坡度為1∶1.7，下游壩坡坡度為1∶1.6，在下游坡設(shè)15m寬，縱坡為8%的“之”字形上壩公路，最大斷面處下游平均壩坡坡度為1∶1.89。面板的拉應(yīng)力區(qū)均配置雙層雙向鋼筋，混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)為C30W12F300?；炷撩姘宓暮穸劝词絫=0.4+0.0035H確定(t-面板厚度，H-河床基底高程至面板頂部的垂直高度)，面板頂部厚度為0.4m，面板底部厚度為0.96m。

2 現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)存在問(wèn)題

面板混凝土配合比材料組合為葉城天山P·O42.5+華電Ⅰ粉煤灰+C3骨料+育才減水劑/摻量1.0%+育才引氣劑/摻量0.8/萬(wàn)+纖維/0.9kg/m3，設(shè)計(jì)坍落度70mm～90mm，面板配合比見(jiàn)表1。經(jīng)檢測(cè)葉城天山水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5水泥、喀什華電生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰、C3料場(chǎng)骨料、石家莊育才生產(chǎn)的GK-3000型減水劑及GK-9A型引氣劑和泰安市源順建材有限公司生產(chǎn)的聚乙烯醇PVA纖維均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

表1 面板混凝土施工配合比

現(xiàn)場(chǎng)面板模擬試驗(yàn)選在10月底進(jìn)行，此間環(huán)境溫度較低，日平均氣溫8℃，拌和用水采用葉爾羌河水，水溫較低，大約在2℃～4℃?，F(xiàn)場(chǎng)采用強(qiáng)制式H120型拌和站進(jìn)行混凝土拌制，模擬試驗(yàn)擬用60s、90s、120s、150s、180s進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試拌和物性能和混凝土拌和物顏色，進(jìn)而確定合適的拌和時(shí)間，混凝土拌和時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在同等條件下，攪拌時(shí)間為60s、90s、120s時(shí)拌和物均未達(dá)到很好的均勻性，當(dāng)攪拌時(shí)間為150s、180s時(shí)混凝土拌和物和易性良好，顏色一致，180s時(shí)混凝土和易性最佳，但拌和時(shí)間偏長(zhǎng)。出機(jī)口坍落度在90mm左右時(shí)，混凝土罐車(chē)進(jìn)料困難，需人工振搗輔助才能入罐，增加了混凝土的卸料時(shí)間，一盤(pán)混凝土大約需要180s。一盤(pán)混凝土從拌制到入罐車(chē)需要6min，拌合站產(chǎn)能將嚴(yán)重制約混凝土面板施工進(jìn)度。

表2 混凝土拌和時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)拌和站產(chǎn)能數(shù)據(jù)分析來(lái)看，當(dāng)出機(jī)口控制坍落度70mm～90mm，混凝土攪拌時(shí)間采用180s拌制，卸料時(shí)間180s/2m3，計(jì)算拌和站的產(chǎn)能僅為18.4m3/h。拌合站產(chǎn)能計(jì)算見(jiàn)表3。由此來(lái)看，雖然目前的產(chǎn)能能滿(mǎn)足小倉(cāng)位的澆筑，但距離高峰期面板混凝土澆筑的產(chǎn)能要求還有很大的差距。

表3 拌和站產(chǎn)能計(jì)算

3 影響面板混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)坍落度的主要因素

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查分析，影響阿爾塔什水利樞紐工程面板混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)坍落度的主要因素有：混凝土原材料、氣候環(huán)境等，而制約這些因素的主要原因是混凝土材料中的外加劑。

3.1 混凝土原材料

混凝土原材料中影響混凝土坍落度可改變的因素為外加劑。模擬試驗(yàn)時(shí)外加劑廠家考慮到4-6月間高溫對(duì)面板混凝土性能的影響，更多地使用了外加劑的保坍性能，增加了混凝土的攪拌時(shí)間。在運(yùn)輸距離為2.4km，運(yùn)輸時(shí)間為15min時(shí)，過(guò)多地考慮混凝土保坍性能，對(duì)混凝土的制備和現(xiàn)場(chǎng)滑模施工帶來(lái)負(fù)面影響，極大地增加了混凝土的攪拌時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)拉模時(shí)間，制約了整個(gè)面板施工進(jìn)度。

3.2 氣候環(huán)境

阿爾塔什水利樞紐工程地處歐亞大陸腹地，因遠(yuǎn)離海洋，周?chē)钟懈呱阶韪?，加上大沙漠的影響，流域?nèi)呈典型的大陸性氣候。分析氣象站多年的資料可見(jiàn)，沙塵暴和大風(fēng)日多發(fā)生在4-6月，且4-6月是氣溫最高和蒸發(fā)量最大的三個(gè)月，為了避開(kāi)雨季，面板澆筑高峰期主要在4-6月，此時(shí)間溫度高達(dá)33.2℃～39.6℃，月蒸發(fā)量在205.4mm～266.5mm。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用1.5mm白鐵皮制作的“U”型溜槽，架設(shè)在坡度比為1∶1.7上游主堆石區(qū)，入倉(cāng)長(zhǎng)度為140m，施工方式采用滑膜施工，這種嚴(yán)酷的自然條件和施工方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)混凝土坍落的控制是個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)面板混凝土施工坍落度控制方案

在一期面板混凝土施工時(shí)，阿爾塔什面板混凝土的設(shè)計(jì)坍落度為70mm～90mm，規(guī)范要求入倉(cāng)坍落度為30mm～70mm，如果70mm～90mm作為拌和站出機(jī)口控制坍落度將很難滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，現(xiàn)場(chǎng)坍落度損失情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析來(lái)看，混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中坍落度損失隨著日間溫度的升高出現(xiàn)一定的規(guī)律性變化，出機(jī)口混凝土運(yùn)輸至溜槽口損失坍落度大約15mm～20mm，混凝土經(jīng)140m溜槽至入倉(cāng)口坍落度損失大約為20mm～30mm，總計(jì)坍落度損失約為35mm～50mm。由此來(lái)看，阿爾塔什面板混凝土的坍落度控制應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，初始坍落應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況及時(shí)做出調(diào)整，不宜桎梏于設(shè)計(jì)規(guī)范的限制。

表4 現(xiàn)場(chǎng)坍落度損失情況統(tǒng)計(jì)

考慮采用調(diào)整混凝土坍落度損失來(lái)控制混凝土坍落度，經(jīng)與外加劑廠家協(xié)商，在保證面板混凝土配合比水膠比不變的前提下，調(diào)整了外加劑的配方，使出機(jī)口坍落度在120mm，運(yùn)送至壩頂保持在70mm～90mm，溜送到倉(cāng)面為40mm～70mm，降低保坍性。調(diào)整后攪拌時(shí)間為120s，混凝土罐車(chē)進(jìn)料無(wú)需人工振搗輔助。

調(diào)整后分析拌和站產(chǎn)能，分別采用70mm～90mm和110mm～130mm坍落度進(jìn)行比對(duì)，此間攪拌時(shí)間為120s，拌和數(shù)據(jù)分析見(jiàn)表5。通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)看，在提高出機(jī)口坍落度為110mm～130mm后，實(shí)際產(chǎn)能由最初的18.4m3/h增至56m3/h，平均拌和時(shí)間由最初的3.26mim/m3降低至1.07mim/m3，極大地提高了混凝土的產(chǎn)能，同時(shí)也無(wú)需人工輔助混凝土入罐，降低了人工成本。在混凝土經(jīng)過(guò)溜槽后入倉(cāng)口坍落度為40mm～70mm，滿(mǎn)足規(guī)范30mm～70mm坍落度控制的要求。推薦阿爾塔什面板混凝土現(xiàn)場(chǎng)坍落度控制范圍見(jiàn)表6。

表5 拌和數(shù)據(jù)分析

表6 推薦阿爾塔什面板混凝土現(xiàn)場(chǎng)坍落度控制范圍

5 結(jié)論

目前，阿爾塔什面板混凝土已順利施工完成，混凝土坍落度現(xiàn)場(chǎng)控制較好，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素的影響，采用優(yōu)質(zhì)可控的外加劑，控制合理的混凝土坍損時(shí)間，對(duì)整個(gè)面板混凝土質(zhì)量控制和施工進(jìn)度具有重要的意義。在水利水電工程建設(shè)施工過(guò)程中，對(duì)惡劣氣候下面板混凝土現(xiàn)場(chǎng)坍落度控制技術(shù)進(jìn)行研究，不僅有利于改進(jìn)設(shè)計(jì)施工質(zhì)量，而且實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有利于指導(dǎo)相似工程中面板混凝土現(xiàn)場(chǎng)坍落度的控制，有利于推動(dòng)面板堆石壩技術(shù)更上一個(gè)新的臺(tái)階。