長河壩水電站大壩防滲墻高強低彈混凝土配合比設計與應用

車 維 斌，　宋 慶 杰，　劉 登 貴

(中國水利水電第五工程局有限公司 長河壩施工局，四川 康定　626001)

長河壩水電站大壩防滲墻高強低彈混凝土配合比設計與應用

車 維 斌，宋 慶 杰，劉 登 貴

(中國水利水電第五工程局有限公司 長河壩施工局，四川 康定626001)

摘要：長河壩水電站大壩防滲墻為高強低彈混凝土，為滿足防滲墻混凝土的性能要求，在配合比設計時摻用了粉煤灰、緩凝高效減水劑、引氣劑等，考慮到現場的施工因素，給出了高強、低彈混凝土較優的配合比。

關鍵詞：高強混凝土；低彈性模量；粉煤灰；試驗；應用；長河壩水電站

1工程概述

長河壩水電站是大渡河梯級開發中的第10級電站，位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，工程區地處大渡河上游金湯河口以下4～7km河段上，壩址上距丹巴縣城82km，下距瀘定縣城49km。大渡河為不通航河流，工程區距鐵路較遠，公路有省道S211線從工程區通過，并在瓦斯河口與國道G318線相接，周邊有成都、雅安、眉山、樂山等重要城市。

長河壩水電站為一等大(1)型工程,由礫石土心墻壩、泄洪系統、引水發電系統組成，總裝機容量為4×65萬kW。

攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，最大壩高240m。

壩基覆蓋層防滲采用兩道全封閉混凝土防滲墻，形成一主一副布置格局，墻厚分別為1.4m和1.2m，兩墻之間凈距14m，最大墻深約50m。主防滲墻布置于壩軸線平面內，通過頂部設置的灌漿廊道與防滲心墻連接，防滲墻與廊道之間采用剛性連接，防滲墻底以下及兩岸基巖的防滲均采用灌漿帷幕，防滲要求按透水率 q≤3Lu控制；副防滲墻布置于壩軸線上游，與心墻間采用插入式連接，插入心墻內的高度為9m。

2防滲墻設計要求

根據設計提供的防滲墻墻體混凝土性能指標見表1。

表1　防滲墻墻體混凝土性能指標表

原材料性能要求如下：

(1)水泥等級不低于P.O42.5水泥，粉煤灰不低于二級且膠凝材料不少于350kg/m3，水膠比不宜大于0.55，粉煤灰摻量亦不大于30%；

(2)骨料：采用滿足性能要求的人工骨料，最大粒徑小于40mm且不大于1/4鋼筋凈間距；

(3)砂：采用人工砂，細度模數為2.68～3；

(4)外加劑：各種外加劑應通過試驗確定，并符合《水工混凝土外加劑技術規程》DL/T5100-1999中的有關規定；

(5)水：符合拌制混凝土的用水要求。

混凝土施工物理特性指標要求如下：

(1)混凝土入孔時的坍落度為18～22cm；

(2)擴散度為34～40cm；

(3)坍落度保持15cm以上的時間應不小于1h；

(4)混凝土的初凝時間應不小于6h，終凝時間不宜大于24h；

(5)混凝土的密度不宜小于2 400kg/m3。

3配合比設計

根據設計要求，混凝土配合比設計時采用緩凝高效減水劑、引氣劑、粉煤灰并選擇較小的水灰比和較低的水泥用量，在滿足設計、施工等技術要求的前提下，使混凝土各項性能指標達到最佳。

3.1原材料

水泥(簡稱C)：選擇四川峨勝水泥股份有限公司生產的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

細骨料(簡稱S)：選擇磨子溝砂石骨料場生產的人工砂，細度模數為F·M=2.77,級配良好，質地堅硬，含泥量、石粉含量、雜質含量均達到要求。

粗骨料(簡稱G)：選擇磨子溝砂石骨料場生產的人工碎石，壓碎指標為6%，小石(粒徑為5～20mm)針片狀含量為6%、中石(粒徑為20～40mm)針片狀含量為5%，骨料級配均良好，質地堅硬，其余各項指標均達到要求。

外加劑：

緩凝高效減水劑：選擇江蘇博特新材料有限公司生產的JM-Ⅱ(C)型，摻量為0.7%～1.2%；

引氣劑：選擇江蘇博特新材料有限公司生產的GYQ型，摻量為0.005%；

粉煤灰：分別選擇四川博磊資源循環開發公司生產的Ⅰ級粉煤灰和四川巴蜀江油電力工程分公司生產的Ⅱ級粉煤灰，細度分別為：7.6%和21.3%，燒失量分別為2%和2.3%。

3.2配合比設計

為解決混凝土高強低彈和后期強度的增長，根據圍堰防滲墻經驗進行統計分析，確定混凝土配合比、水膠比、砂率、粉煤灰摻量作為主要因素，根據各個因素分別選取4個水灰比和5個粉煤灰摻量進行試驗，水灰比分別為：0.3、0.35、0.4、0.45；粉煤灰摻量分別為：20%、25%、30%、35%、40%。考慮到施工現場材料條件及混凝土施工因素，按人工骨料進行試驗。

混凝土配合比設計參數見表2。

4配合比成果

4.1試驗成果

試驗成果見表3、4。

4.2成果分析

(1)不同配合比性能對比情況見表5。

(2)強度分析情況見表6。

(3)彈性模量分析情況見表7。

(4)抗壓強度與彈性模量分析情況見表8。

從表6～8中可以看出， 28d齡期后的粉煤灰混凝土的強度增長仍較顯著。在摻加Ⅰ級粉煤灰20%～40%的情況下，混凝土90d與28、180d與28d、360d與28d的強度 比分別為：1.12～1.44、1.22～1.7和1.31～1.85；強度與彈性模量比分別為：1.17～1.44、1.57～1.84和1.49～1.79；180d與28d、360d與28d彈性模量比為：1.12～1.25和1.24～1.41。

在摻加Ⅱ級粉煤灰20%～40%的情況下，混凝土90d與28、180d與28d、360d與28d的強度比分別為：1.06～1.33、1.01～1.38和1.18～1.56；強度與彈性模量比分別為：1.14～1.59、1.18～1.76和1.15～1.72；180d與28d、360d與28d彈性模量比為：1.13～1.26和1.22～1.5。

4.3施工配合比的選擇

從配合比試驗成果看，試配混凝土和易性滿足設計要求，但部分力學性能達不到設計要求。經詢設計院明確：混凝土28d的強度要求主要是為防滲墻接頭的工藝考慮，在后續的配合比試驗中不再考慮28d強度≤30MPa的要求，確定以90d齡期強度≥45MPa作為混凝土配合比試驗依據(該指標未考慮強度富裕系數)；混凝土的彈性模量作為參考指標，確立28d強度與90d強度之間的增長關系。設計院可由此確定防滲墻混凝土28d的強度等級。防滲墻混凝土最終設計指標將根據試驗成果進行調整。

根據試驗結果及設計院最后明確的要求并充分考慮所用原材料質量、現場質量控制水平與室內試驗的差異，提出了施工混凝土配合比，其參數見表9。

5工程應用

大壩防滲墻共計澆筑槽段49個，澆筑混凝土18 000m3，共取樣498組試件。試驗證明：混凝土抗壓強度和彈性模量試驗檢測結果均滿足設計指標，抗滲等級大于W12，抗凍等級大于F50，表明混凝土耐久性滿足設計要求。

表2　混凝土配合比參數表

表3　混凝土力學性能測試結果表

表4　混凝土物理性能測試結果表

表5　混凝土物理性能對比表

表6　混凝土抗壓強度分析表

表7　混凝土彈性模量分析表

表8　混凝土抗壓強度與彈性模量分析表

表9　混凝土配合比參數推薦表

主墻混凝土取樣：90d抗壓強度共取樣25組，最大值為52.5MPa，最小值為47.2MPa，平均值為50MPa，標準差為1.524；抗滲取樣9組，抗滲指標均滿足設計要求，抗凍取樣8組，其值均滿足設計要求；28d彈性模量共取樣5組，最大值為

26.4 GPa，最小值為25.7 GPa，平均值為26.1 GPa。第三方90 d抗壓強度共取樣5組，最大值為55 MPa,最小值為50.3 MPa，平均值為52.7 MPa。各項指標均滿足要求。

副墻混凝土取樣：90 d抗壓強度共取樣24組，最大值為51.4 MPa，最小值為47 MPa，平均值為50 MPa，標準差為1.171；抗滲取樣8組，抗滲指標均滿足設計要求，抗凍取樣3組，其值均滿足設計要求；28 d彈性模量共取樣4組，最大值為26.4 GPa，最小值為24.6 GPa，平均值為25.4 GPa。第三方90 d抗壓強度共取樣4組，最大值為62 MPa,最小值為45.7 MPa，平均值為56.55 MPa。各項指標均滿足要求。

通過對大壩工程主、副防滲墻分部工程中單元工程質量驗收評定進行的統計，共計評定49個單元工程，合格49個，合格率為100%，單元工程優良為49個，優良率為100%。

6結語

(1)經過本次大量的試驗和應用證明：混凝土和易性較好，在澆筑過程中未出現堵管、粘板、離析等現象。

(2)混凝土抗壓強度、彈性模量、抗凍和抗滲試驗檢測結果均滿足設計指標要求。

(3)在澆筑施工完成90 d后，對部分槽段混凝土進行了芯樣及聲波檢測，試驗結果均滿足設計要求。

(4)實踐證明：長河壩水電站大壩防滲墻混凝土通過摻用粉煤灰、緩凝高效減水劑、引氣劑，能夠滿足混凝土高強、低彈的要求。

車維斌(1987-)，男，甘肅定西人，長河壩施工局試驗室主任，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

宋慶杰(1984-)，男，內蒙古赤峰人，長河壩施工局質量部主任，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

劉登貴(1985-)，男，四川綿陽人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-05-05

文章編號:1001-2184(2015)03-0043-05

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV541

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