高海拔高寒山區混凝土面板壩施工配合比的探討

陳文晉 陳慧香

（1.云南省曲靖市水利水電開發有限公司 云南 曲靖 655000；2.云南省曲靖市水務局 云南 曲靖 655000）

1 前言

混凝土面板壩以其斷面小、安全性好、造價低、施工方便、導流簡易、對壩址地形地質條件適用性好等優點，在世界范圍內得到了廣泛的應用[1]。除此之外，面板堆石壩對氣候條件也有較好的適應性，無論是溫暖地區還是高海拔高寒山區都有混凝土面板壩興建，而且運行狀態良好，如吉勒布拉克、察汗烏蘇、柳樹溝、蓮花、豐寧、十三陵、喬巴特等多座高寒地區面板堆石壩工程。高海拔高寒山區由于其氣候環境的特殊性，混凝土面板壩的施工配合比也有所不同。

本文結合云南省迪慶州犁地坪水庫工程，對高海拔高寒山區混凝土面板壩施工配合比進行探討，對同類施工環境的工程施工有一定的指導意義。

2 高海拔高寒山區混凝土配合比要求

2.1 工程概況

犁地坪水庫為新建小（1）型水庫，位于迪慶州維西縣，大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程2487.0m，建基面最低2428.0m高程，最大壩高59.0m，壩頂長108.0m，壩頂寬6.0m，壩頂上游側設1.2m高的鋼筋混凝土防浪墻，上、下游壩坡均為1∶1.40，下游壩坡在高程2459.0m處設有2.0m寬的馬道。混凝土面板一共為10塊，設計為厚0.45m的等厚面板，設計混凝土抗壓、抗滲、抗凍等級分別為C25、W12、F200，總工程量為 2808m3；梨地坪水庫氣候特點：冬長無夏，春秋相連，僅有冷暖、干濕和大小雨季之分。根據維西氣象站統計，年平均氣溫11.4℃，氣溫最高的7月份平均氣溫18.4℃，最低的1月份平均氣溫3.7℃。極端最高氣溫31.3℃，極端最低氣溫-8.9℃，晝夜溫度差較大，自然環境較為惡劣。

2.2 犁地坪水庫混凝土配合比要求

混凝土面板壩施工配合比必須充分考慮高海拔高寒山區的特殊環境條件和混凝土面板壩面板擋水防滲的主要功能，確保大壩正常蓄水，防止面板開裂而漏水。混凝土是固、液、氣非物質的三相體，混凝土拌合物三相所占的體積大致為，固體占總體積的73%～84%、液相占15%～22%、氣相占1%～5%。三相的體積并非一成不變，在建筑后的凝結硬化過程中，三相所占的體積將不斷地發生變化，但終凝以后變化減少，表現為總體積和液相在減少，而氣相卻在增加，這主要是液相流失、蒸發和被固相吸收造成的。三相的體積也會隨環境條件的變化而發生變化。三相體積的改變是混凝土產生裂縫的主要原因之一，尤其是在混凝土終凝之前較為明顯（即通常認為干燥收縮等引起的裂縫），但這種裂縫如果在澆筑后及時采取有效的養護措施，能夠獲得明顯的控制效果。混凝土配合比的設計，就是盡量減少三相體積的變化，通過試樣將三相體體積調整到最佳比例。具體應滿足以下條件：

表1 維西縣犁地坪水庫面板混凝土施工配合比（每方材料用量kg）

（1）面板混凝土施工配水灰比w/c≤0.45。

（2）膠凝材料中摻入15%左右粉煤灰以降低水化熱，改善混凝土和易性。

（3）混凝土摻入高效緩凝劑與引氣劑，以降低用水量，并使混凝土含氣量達到4%～5%，這樣較大幅度地提高混凝土的抗裂、抗凍性、耐久性，并改善混凝土的和易性。

（4）摻入體積率為0.09%的合成纖維，以控制混凝土的早期收縮裂縫，提高混凝土韌性，對減少混凝土的塑形收縮開裂起到了很好的改善作用。

（5）面板壩面板混凝土施工坍落度嚴格控制在5cm～8cm，以確保施工進度與施工質量。

（6）面板混凝土所有原材料、砂石料、水泥、水、摻合料（煤灰）、外加劑必須符合國家相關規范要求。

2.3 犁地坪水庫混凝土原材料及外加劑

（1）砂石料：本工程堆石料場生產的石灰巖質砂石料，砂屬II級配區，中砂，所檢驗項目符合規范要求，碎石（小石5mm～20mm，中石 20mm～40mm），所檢驗項目均符合規范要求。

（2）水泥：大理市滇西水泥生產的P042.5MPa水泥，進行凝結時間、安定性、細度、膠砂強度檢驗，檢驗結果表明：該樣品各項指標符合GB175—1999標準要求。

（3）減水劑：奈系緩凝型高效堿（ZB-A）。主要成分是β-基萘磺酸鹽甲醛縮合物。

（4）引氣劑：（ZB-G），有效改善混凝土和易性，減小拌和物的離析、泌水，提高混凝土耐久性、抗凍性的引氣劑。

（5）粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰，能夠降低水化熱，改善混凝土和易性。

2.4 犁地坪水庫混凝土配制

C25W12F200混凝土配制根據配合比試驗確定，其配合比如表1所示。混凝土坍度為5cm～8cm；C25W12F200混凝土配合比均按質量計算，且以干燥狀態為準；根據現場使用時的砂、石材料含水變化調節用水量，該配合比試驗強度保證為95%，小石與中石的比例為55∶45。使用Ⅱ號配合比作為犁地坪水庫面板砼的配合比，具體數據如表1所示。

3 高海拔高寒山區砼施工需要注意的幾個問題

（1）面板壩混凝土面板的施工模應適當加重拖模重量，以確保面板的平整度，同時應反復抹面（不少于3次），并及時覆蓋養護（首先砼表面覆蓋塑料薄膜，之上再覆蓋毛毯灑水養護），由于晝夜溫差大，晚上（夜間）可停止灑水。對面板的養護不得少于14天。

（2）砂的含泥量（即粒徑小于0.080mm的塵、淤泥和粘土的總含量），對混凝土質量有很大影響：這些極細粒的泥屑在骨料表面形成包裹屋，妨礙骨料與水泥的粘結。特別是粘土顆粒的體積不穩定、干燥時收縮、潮濕時膨脹，對混凝土有很大的破壞作用。對于有抗凍、抗滲或其他特殊要求的混凝土用砂，其含泥量不應大于3.0%。

（3）有抗凍、抗滲和其他特殊要求的混凝土，其所用碎石或卵石的泥塊含量應不大于0.5%。

（4）石料堅固性分析：堅固性是指骨料抵抗由冷熱、干燥、凍融、腐蝕的交替循環，而引起體積過分變化的能力，即體積穩定性。碎石和卵石的緊固性用硫酸鈉溶液去檢驗。

（5）石料堿活性分析：在粗集料中能與水泥或混凝土中的堿發生反應的特性稱為堿活性，對混凝土所用的碎石或卵石應進行堿活性檢驗。

4 結論

高海拔高寒山區犁地坪水庫混凝土面板壩采用C25W12F200混凝土，水灰比為0.4，減水劑摻量0.7%，引氣劑摻量0.3/萬，合成纖維體積率0.09%，在滿足混凝土的和易性、耐久性（抗凍等級、抗滲等級等）的前提下，使各組成材料經濟合理，達到了節約水泥和降低混凝土成本的目的。從應用的效果來看，合成纖維混凝土具有較普通混凝土更優良的抗裂性、耐久性，在高寒高海拔類似地區混凝土工程中具有推廣意義。陜西水利

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