猴子巖水電站導流洞抗沖耐磨混凝土配合比試驗研究

寧全紀

(葛洲壩集團試驗檢測有限公司 宜昌 443002)

1 工程概況

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，是大渡河干流水電規劃調整推薦22級開發方案的第9個梯級電站，上游為丹巴水電站，下游為長河壩水電站。電站采用堤壩式開發，樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水發電系統等組成。攔河壩為混凝土面板堆石壩，大壩壩頂高程1848.50m，最大壩高 223.50m，水庫正常蓄水位1842.00m，電站裝機容量1700MW(4×425MW)。猴子巖水電站是以單一發電為主的大型水庫電站，無航運、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。工程等別為一等，工程規模為大(1)型。

猴子巖水電站導流洞是布置在左岸的兩條平行洞，兩條導流洞斷面尺寸均為13m×15m(城門洞形，寬×高)，1號導流洞長1547.771m(其中與2號泄洪洞結合段長624.771m)，2號導流洞長1974.238m。導流洞底板面層30cm和邊墻1.5m以下為C35抗沖耐磨混凝土(與2號泄洪洞結合段底板均為C35抗沖耐磨混凝土)，其余部位均為C25混凝土。

2 抗沖耐磨混凝土配合比對比試驗研究

2.1 抗沖耐磨混凝土設計技術要求

設計對導流洞抗沖耐磨混凝土的技術要求見表1。

表1 抗沖耐磨混凝土設計技術要求

2.2 初期抗沖耐磨混凝土配合比

根據設計要求，室內進行了抗沖耐磨混凝土配合比設計試驗，水泥為P.O 42.5級水泥，粉煤灰為Ⅱ級粉煤灰，骨料為人工骨料，外加劑為HF抗沖磨劑，通過試驗確定的施工配合比見表2。施工后發現，混凝土表面出現較多肉眼可見的細小裂縫，且混凝土拌和物存在泌水和板結現象，施工操作性較差。

表2 初期抗沖耐磨混凝土配合比

2.3 抗沖耐磨混凝土配合比試驗研究

由于初期采用普通硅酸鹽水泥+HF抗沖磨劑配制的混凝土出現較多肉眼可見的細小裂縫，根據參建各方會議討論，決定開展導流洞抗沖耐磨混凝土配合比對比試驗研究。為此，業主要求試驗檢測中心進行“普通硅酸鹽水泥+HF抗沖磨劑”、“普通硅酸鹽水泥+聚羧酸外加劑”、“低熱硅酸鹽水泥+聚羧酸外加劑”、“低熱硅酸鹽水泥+HF抗沖磨劑”和“低熱硅酸鹽水泥+硅粉+聚丙烯纖維或超鋼纖維”的抗沖耐磨混凝土配合比試驗研究，以確定導流洞抗沖耐磨混凝土的施工配合比。

2.3.1 試驗原材料

a.水泥。P.O 42.5級水泥和P.LH 42.5級水泥。

b.砂。人工砂，細度模數2.82。

c.粗骨料。人工碎石、小石∶中石=50%∶50%。

d.粉煤灰。Ⅱ級粉煤灰。

e.外加劑。HF混凝土抗沖磨劑和聚羧酸高性能緩凝減水劑。

f.硅粉。混凝土盾牌硅粉。

g.聚丙烯纖維。混凝土盾牌聚丙烯纖維。

2.3.2 試驗方案及參數

通過室內相關試驗，確定的配合比對比試驗研究方案及參數見表3。

2.3.3 試驗配合比

試驗配合比見表4。

2.3.4 試驗成果

根據表4確定的配合比，室內進行拌和及力學、耐久性能試驗研究，具體成果見表5。

表3 抗沖耐磨混凝土配合比對比試驗方案參數

表4 抗沖耐磨混凝土室內試驗設計配合比

表5 混凝土拌和物及力學、耐久性能試驗成果表

2.3.5 試驗成果分析

a.混凝土單位用水量。從混凝土拌和物試驗成果看，采用相同水膠比拌制混凝土，拌和物達到基本相同的初始坍落度時，HF抗沖磨劑與P.LH 42.5水泥拌制的混凝土單位用水量最高，P.LH 42.5水泥+聚羧酸減水劑拌制的混凝土單位用水量最低。

b.混凝土拌和物的性能。從混凝土拌和物性能看，P.LH 42.5水泥+HF抗沖磨劑拌制的混凝土坍落度損失較大，30min后坍落度損失率達29.4%，P.LH 42.5水泥摻20%粉煤灰+聚羧酸減水劑拌制的混凝土其初始坍落度、坍落度損失率均優于其余混凝土。

c.混凝土力學性能。從硬化混凝土力學性能來看，各種混凝土28天抗壓強度均能滿足設計要求。普通硅酸鹽水泥+聚羧酸減水劑及普通硅酸鹽水泥+HF抗沖磨劑拌制的混凝土，7天抗壓強度明顯高于低熱硅酸鹽水泥拌制的混凝土，這是普通硅酸鹽水泥與低熱硅酸鹽水泥的特性所致。

d.混凝土的耐久性能。從耐久性能來看，各種混凝土的抗凍、抗滲、抗沖耐磨強度均滿足設計要求。摻入聚丙烯纖維、硅粉對混凝土抗沖耐磨強度有一定改善，P.LH 42.5水泥 +HF抗沖磨劑拌制混凝土和P.LH 42.5水泥+聚羧酸減水劑拌制混凝土的抗沖耐磨強度較接近。

2.3.6 推薦的抗沖耐磨混凝土配合比

綜上所述，結合施工需要和成本因素考慮，導流洞抗沖耐磨混凝土配合比推薦采用編號③的配合比。施工實踐證明:該配合比混凝土施工性能良好，硬化后混凝土各項指標均滿足設計要求，混凝土澆筑表面未見裂縫。

3 結語

目前國內常用的抗沖耐磨混凝土主要有鋼纖維混凝土、硅粉混凝土、鐵砂混凝土和HF混凝土等。通過此次室內對比試驗研究確定的導流洞施工采用“P.LH 42.5水泥+聚羧酸外加劑”配合比，基于低熱水泥的特性，混凝土中水泥早期發熱量低，而后期強度有較大的增長空間，有效地解決了導流洞澆筑混凝土出現的裂縫問題。