水利工程高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)大體積混凝土制備關(guān)鍵技術(shù)研究

黃廣龍

(水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

近年來(lái)，工程項(xiàng)目中混凝土各項(xiàng)指標(biāo)要求不斷提升，復(fù)雜的鋼筋結(jié)構(gòu)需要混凝土有更好和易性及自密實(shí)性。當(dāng)水利工程項(xiàng)目存在大體積混凝土?xí)r，使用低強(qiáng)高性能混凝土能更有效減少因混凝土水化溫升而產(chǎn)生的內(nèi)部缺陷，保證混凝土具有更高的工作性能的同時(shí)，使混凝土后期強(qiáng)度更高、抗?jié)B透性能更強(qiáng)。

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐工程壩址位于新疆喀什地區(qū)莎車縣霍什拉甫鄉(xiāng)和克孜勒蘇克爾克孜自治州阿克陶縣的庫(kù)斯拉甫鄉(xiāng)交界處阿爾塔什村葉爾羌河段，距莎車縣約120 km。阿爾塔什水利樞紐工程是國(guó)務(wù)院推進(jìn)的172項(xiàng)重大節(jié)水供水工程之一，是國(guó)家“十三五”期間100個(gè)重大項(xiàng)目之一，也是新疆在建的最大水利樞紐工程，工程惠及新疆南部的克州、喀什地區(qū)及和田地區(qū)。工程主要任務(wù)是在保證塔里木河生態(tài)供水條件下，發(fā)揮防洪、灌溉、發(fā)電等綜合功能。該項(xiàng)目為大(Ⅰ)型I等工程，規(guī)劃水庫(kù)正常蓄水位1 820 m，最大壩高164.8 m。總庫(kù)容22.49×108m3，控制灌溉面積42.059×104hm2。電站總裝機(jī)容量755 MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量22.6×108kW·h。阿爾塔什水利樞紐工程中，高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)為大體積混凝土，為了保證混凝土澆筑質(zhì)量，開展桿塔基礎(chǔ)大體積混凝土制備關(guān)鍵技術(shù)研究。

2 試驗(yàn)原材料

試驗(yàn)使用的水泥為P·O42.5級(jí)水泥，各項(xiàng)物理性能見表1。粉煤灰為F類I級(jí)，細(xì)度8.8%，燒失量2.1%，需水比89%；礦粉為S95級(jí)，比表面積429 m2/kg，28 d活性指數(shù)102%；硅灰為加密硅灰，7 d活性指數(shù)95%，需水比121%；天然河砂，細(xì)度模數(shù)2.6，含泥量2.1%；天然碎石，5～25 mm連續(xù)級(jí)配，壓碎指標(biāo)9%；外加劑為復(fù)合型聚羧酸高效外加劑，固含量24%，減水率23%；水為自來(lái)水。

表1 水泥的基本性能

3 低強(qiáng)高性能混凝土基礎(chǔ)配合比

依據(jù)配合比設(shè)計(jì)規(guī)范，粉料選取單方用量420 kg，外加劑用量2.0%，水膠比0.39，具體配合比見表2。

表2 基準(zhǔn)配合比

基準(zhǔn)試驗(yàn)配合比按表2進(jìn)行，通過(guò)調(diào)整混凝土初始和易性，初始坍落度220 mm，擴(kuò)展度620 mm，無(wú)泌水、無(wú)泌漿，測(cè)試7、28、56和90 d共4個(gè)齡期的抗壓強(qiáng)度。見表3。

表3 基準(zhǔn)配合比各齡期強(qiáng)度

通過(guò)20組基準(zhǔn)配合比試驗(yàn)，得到各個(gè)齡期的平均抗壓強(qiáng)度。低強(qiáng)高性能混凝土7、28、56和90 d平均抗壓強(qiáng)度分別為32.6、45.1、52.6和56.5 MPa。

4 結(jié)果與討論

4.1 不同因素對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

4.1.1 粉煤灰不同取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

研究礦物摻合料(粉煤灰)不同取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響，具體試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

由圖1可知，粉煤灰取代率越大，水泥凈漿的初始流動(dòng)度越大。主要原因?yàn)榉勖夯业摹靶螒B(tài)效應(yīng)”，粉煤灰的玻璃微珠形態(tài)，表面光滑，質(zhì)地密實(shí)，顯著改善了水泥凈漿的黏度，流動(dòng)度增大；當(dāng)粉煤灰取代率為25%時(shí)，流動(dòng)度達(dá)到最大值280 mm。

圖1 不同粉煤灰取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

4.1.2 礦粉不同取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

研究礦物摻合料(礦粉)不同取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響，具體試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 不同礦粉取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

根據(jù)水泥凈漿流動(dòng)度的試驗(yàn)結(jié)果，礦粉的取代率越大，水泥凈漿的初始流動(dòng)度有增長(zhǎng)的趨勢(shì)；但礦粉取代率達(dá)到25%以后，初始流動(dòng)度無(wú)變化且隨著礦粉取代率的增加，初始水泥凈漿有泌水的趨勢(shì)。

4.1.3 硅灰不同取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

研究礦物摻合料(硅灰)不同取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響，具體試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 不同硅灰取代率對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度的影響

根據(jù)水泥凈漿流動(dòng)度的試驗(yàn)結(jié)果，硅灰的取代率越大，水泥凈漿的初始流動(dòng)度逐漸變小。主要原因是硅灰的需水比120%，需水量增加，因此硅灰的取代率越大，流動(dòng)度越小。

4.2 不同因素對(duì)低強(qiáng)高性能混凝土工作性能影響

研究不同礦物摻合料對(duì)混凝土坍落度、擴(kuò)展度等工作性能影響，具體試驗(yàn)結(jié)果見表4及表5。

表4 不同礦物摻合料試驗(yàn)配合比

表5 混凝土坍落度及流動(dòng)度試驗(yàn)結(jié)果

在基準(zhǔn)試驗(yàn)配合比基礎(chǔ)上，依據(jù)對(duì)不同摻合料的水泥凈漿流動(dòng)度及膠砂強(qiáng)度結(jié)果分析，粉煤灰取代率選取20%～25%，礦粉取代率選取20%～25%，硅灰取代率選取4%～5%，混凝土初始、1 h、2 h和易性良好。

4.3 不同因素對(duì)低強(qiáng)高性能混凝土力學(xué)性能影響

研究不同礦物摻合料對(duì)低強(qiáng)高性能混凝土力學(xué)性能影響，具體試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可知，混凝土抗壓強(qiáng)度7 d至28 d增長(zhǎng)率為12.8 MPa，28 d至56 d增長(zhǎng)率為7.7 MPa，56 d至90 d增長(zhǎng)率為3.6 MPa。由于硅灰和礦粉在混凝土硬化前期強(qiáng)度增加快，因此前期及中期強(qiáng)度貢獻(xiàn)大；粉煤灰活性相對(duì)礦粉、硅灰的活性低且水化時(shí)間屬于最后期，因此56 d至90 d增長(zhǎng)率較小。

5 結(jié) 論

水利工程中使用很多大體積混凝土，其中高壓輸電線路桿塔基礎(chǔ)也為大體積混凝土。為了保證混凝土澆筑質(zhì)量，開展輸電線路桿塔基礎(chǔ)大體積混凝土制備關(guān)鍵技術(shù)研究。低強(qiáng)高性能混凝土7 d至28 d強(qiáng)度增長(zhǎng)過(guò)程中，礦物摻合料礦粉、硅灰強(qiáng)度起主要作用；礦物摻合料在合理范圍內(nèi)使用，可有效提升新拌混凝土的和易性，也可改善混凝土抗壓強(qiáng)度等性能。