馬來西亞沐若水電站碾壓混凝土原位抗剪試驗研究

郭 峰

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

1 工程概況

沐若水電站工程地處馬來西亞婆羅洲島的砂撈越州，壩址位于拉讓（Rajang）河流域源頭沐若河上，距民都魯市約270 km，沐若水電站是拉讓河上游四級梯級開發中的第2個梯級電站，距下游已建好的巴貢水電站約70 km。沐若水電站大壩設計壩型為碾壓混凝土弧形重力壩，最大壩高151m，大壩工程碾壓混凝土153萬m3，常態混凝土14.6萬m3。碾壓混凝土層間膠結的好壞，將直接影響大壩的運行安全，是影響碾壓混凝土質量的關鍵技術之一。

沐若大壩碾壓混凝土進行了兩次現場碾壓工藝試驗。在第一次碾壓工藝試驗的基礎上，補充進行第二次碾壓工藝試驗。原位搞剪試驗安排在補充試驗中完成，共進行了7組（28個試塊）原位抗剪試驗。

2 試驗目的

沐若河流域屬熱帶季風氣候，年平均氣溫26.5℃，最高氣溫31.5℃。降雨呈微弱性季節性，平均最旱月份的降雨量約為60mm，平均年降雨量約為3 681mm，估計降雨歷時超過1 h的降雨時間在沐若壩址每年約140天，年均降雨＞10mm的天數為118天。所以沫若大壩碾壓混凝土必須在多雨高溫季節施工。同時，根據毛料的地質情況，采用石粉代替部分粉煤灰。根據現場的實際情況，需采取多種綜合措施，才能保證大壩混凝土的施工質量。

這樣的話，氣象和毛料地質條件對碾壓混凝土層間膠結影響很大，為了找到最佳的層間處理技術，在沐若工地現場開展了碾壓混凝土原位抗剪試驗研究。

3 試驗配合比

本次原位抗剪試驗針對沐若主體大壩C18015 F50W6三級配碾壓混凝土進行，配合比參數見表1。

4 原位抗剪試驗

4.1 層面抗剪參數設計指標

根據《沐若水電站碾壓混凝土重力壩設計專題報告》，碾壓混凝土層間參數：f′=1.0，c′=1.0MPa。

表1 碾壓工藝試驗施工配合比

4.2 試件制備

試驗對選定工況各制備一組試樣，每組試樣制備4塊試件。每塊試件的尺寸為50 cm×50 cm，高度約為30 cm（以碾壓層厚控制），誤差小于2 cm，共制作7組試樣（28塊試件）。各種工況見表2。

表2 碾壓混凝土原位抗剪試驗工況

表3 沐若RCC原位抗剪試驗成果匯總表

4.3 試驗方法

按試驗規程進行，采用平推法，推力方向與層面方向平行且與振動碾壓方向成垂直。試驗時，法向分配為 0.5 MPa、1.5 MPa、2.0 MPa、3.0 MPa 共 4 級進行加壓，按庫侖表達式通過回歸和作圖法(點群中心法)計算求出峰值強度 f′、c′值。

抗剪斷強度用庫侖公式τ＝σf′＋c′表示。

4.4 試驗成果

原位抗剪試驗進行了7組180 d齡期混凝土試驗，共28塊試件，試驗結果見表3。

5 數據分析

（1）層間結合各工況的摩擦系數f′在1.02～1.69之間；層間結合各工況的粘聚力 c′在（1.07～1.55）MPa 之間。

（2）B3是碾壓混凝土初凝前進行鋪灑凈漿處理，摩擦系數f′與 粘聚力 c′結果為最高；B1與B2屬于碾壓混凝土初凝前不處理直接上升方式，B1、B2的摩擦系數f′、粘聚力 c′結果次之；B5 屬于混凝土初凝之后，終凝之前采用鋪灑砂漿上升方式，B6、B7同屬于碾壓混凝土終凝之后，B6采用鋪灑砂漿處理，而B7采用提高一個等級一級配常態混凝土接縫處理，B5、B6、B7摩擦系數f′、粘聚力c′值結果相當，但相對于B1、B2又稍低一些。B4屬于混凝土初凝之后，終凝之前未處理直接上升方式，其摩擦系數 f′、粘聚力 c′值結果最差。

（3）在碾壓混凝土初凝（初凝時間為12 h35min）之前采用不處理直接上升間隔時間為2 h46 min的摩擦系數f′為1.30、粘聚力 c′為 1.52MPa；間隔時間為 8 h12min的摩擦系數 f′為 1.43、粘聚力 c′為 1.52MPa，兩者摩擦系數f′、粘聚力c′結果相當。

（4）混凝土初凝（初凝時間為12 h35 min）之前，采用鋪灑水泥凈漿間隔時間為8 h16 min上升方式的摩擦系數 f′為 1.69，粘聚力c′為1.55MPa；未處理直接上升間隔時間為8 h12 min的摩擦系數 f′為 1.43、 粘聚力 c′為 1.52 MPa，摩擦系數f′鋪凈漿的效果明顯好于未處理直接上升的結果。但兩種上升方式的粘聚力c′值結果相當。

（5）混凝土初凝之后，終凝（終凝時間為21 h20 min）之前間隔時間為14 h58min采用未處理直接上升的摩擦系數 f′為 1.02，粘聚力 c′為 1.07MPa；間隔時間為15h12min采用鋪灑砂漿上升的摩擦系數f′為1.21，粘聚力 c′為1.27MPa；采用鋪灑砂漿的摩擦系數f′、粘聚力 c′值明顯高于未處理直接上升的結果。

（6）混凝土終凝之后，采用鋪灑水泥砂漿間隔時間為77 h58min上升方式的摩擦系數f′為1.18，粘聚力c′為1.24MPa；采用提高一個等級一級配常態混凝土間隔時間為78 h14min上升方式的摩擦系數 f′為 1.24、粘聚力 c′為 1.25MPa，兩種上升處理方式的摩擦系數f′、粘聚力c′值結果相當。

（7）采用石粉作為摻合料的碾壓混凝土的親和性和可碾性較好，但在實際施工過程中應嚴格控制石粉含量。在現場原位抗剪試驗中發現骨料有裹粉現象，在大壩碾壓混凝土施工中應引起重視。

根據本次馬來西亞沐若碾壓混凝土原位剪切試驗成果，采取正常的處理方式進行施工，碾壓混凝土摩擦系數 f′為（1.18～1.69），粘聚力 c′為（1.24～1.55）MPa。

6 結 語

根據本次馬來西亞沐若碾壓混凝土原位剪切試驗成果，采取正常的處理方式進行施工，碾壓混凝土摩擦系數 f′為（1.18～1.69），粘聚力 c′為（1.24～1.55）MPa。同時，根據現場實際施工的需要，確定了現場碾壓混凝土層間處理的方法：

層間間隔6 h以內，層間不做處理，直接鋪料上升；層間間隔（6～10）h，層間加鋪水泥凈漿后鋪料上升；層間間隔（10～12）h，由質檢和試驗當班負責人員現場判定情況后可加加鋪水泥凈漿后鋪料上升；層間間隔超過12 h，層間按施工縫面處理。