納子峽面板堆石壩擠壓邊墻混凝土配合比設計

趙海峰，周 燕，卜崇財

(中國水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007)

1 工程概況

納子峽水電站地處青海省東北部門源縣的燕麥圖呼鄉和祁連縣皇城鄉交界處，為大通河上游末段(上游：河源～尕大灘，中游：尕大灘～連城，下游：連城～大通河口)，地理位置東經98°30′～103°25′，北緯36°30′～38°25′。電站裝機容量87.0 MW，水庫正常蓄水位3 201.5 m，相應庫容7.15億 m3。本工程以發電為主，工程規模屬二等大(Ⅱ)型，主要建筑物溢洪道、放空泄洪排砂洞、引水隧洞、高壓管道、廠房等為2級，次要建筑物為3級。由于混凝土面板堆石壩壩高大于100 m(為121.5 m)，因此將大壩級別由2級提高為1級。

2 擠壓式混凝土設計指標和試驗內容

根據《大通河納子峽水電站面板堆石壩工程擠壓邊墻混凝土配合比試驗委托書》，混凝土設計齡期均為28天。混凝土擠壓邊墻相關設計要求見表1。

表1 納子峽水電站擠壓邊墻混凝土相關設計指標

3 混凝土配合比試驗概況

大通河納子峽水電站面板堆石壩工程擠壓邊墻混凝土配合比試驗，已完成混凝土配合比試驗工作，并成型試驗各類混凝土試件。到目前為止，混凝土各項性能試驗已經完成，因此通過對試驗成果整理、匯總、分析的基礎上，形成本試驗結果報告。

4 原材料檢測

4.1 水泥

水泥是混凝土的一種膠凝材料，是對于混凝土強度指標及其他項目性能指標的主要因素。根據試驗任務要求，大通河納子峽水電站面板堆石壩工程項目中的擠壓邊墻混凝土配合比使用青海“昆侖山”P.C32.5級復合硅酸鹽水泥。

水泥相關檢測結果見表2。試驗結果表明，所使用的昆侖山P.C32.5級復合硅酸鹽水泥能夠滿足規范要求。

表2 水泥相關性能試驗結果

4.2 骨料

本配合比試驗粗細骨料均為納子峽砂石場生產的天然骨料。試驗室對粗細骨料分別進行了試驗檢測。骨料試驗按照《水工混凝土砂石骨料試驗規程》(DL/T5151-2001)進行。

4.2.1 細骨料

細骨料參照《水工混凝土砂石骨料試驗規程》(DL/T5151-2001)要求檢測，其中篩分試驗結果見表3，品質指標試驗檢測結果見表4。

表3 砂料顆粒級配試驗結果

表4 砂料品質指標及物理性能檢測結果

通過試驗結果進行分析，砂子的細度模數適中，為中砂范圍，但砂照片中的含泥量為2.4%略顯偏高，在施工過程中應嚴格控制，加強檢測；從砂料的品質指標以及相關物理性能試驗檢測結果分析，其性能指標能夠滿足《水工混凝土施工規范》DL/T 5144-2001相關要求。

4.2.2 粗骨料

從工地現場拉運來的粗骨料為小石(5～20 mm)，試驗參照《水工混凝土砂石骨料試驗規程》(DL/T5151-2001)相關要求進行試驗，試驗結果參見表5。從粗骨料檢測結果得出，其各項指標能夠滿足《水工混凝土施工規范》DL/T 5144-2001相關要求，最優砂率的選擇試驗見表6，從試驗結果看，砂：小石=40:60時孔隙率最小，故砂率選擇40%。

表5 粗骨料品質指標及物理性能檢測結果

表6 最優砂率的選擇

4.3 外加劑

混凝土配合比外加劑采用KD-4液體速凝劑，速凝性能檢測結果見表7。

表7 速凝劑性能檢測結果

5 混凝土配合比設計

(1)通過設計試驗發現擠壓機對混凝土配合影響較大，從行進速度來看干性混凝土擠壓行進速度慢，反之濕的則行進速度快，因此選定試驗配合比按照一級配和干硬性混凝土設計，坍落度設置為0，水泥用量71～86 kg/m3，用水量約101 kg/m3，水灰比1.31～1.45，及適量的速凝劑。28天混凝土抗壓強度為3.0～5.0 MPa，滲透系數為10-2～10-3cm/s范圍，確定為低彈模。

(2)室內砂率確定為40%，采用DL/T 5355-2006中輕型擊實方法尋找不同水泥摻量下的最優含水率和最大干密度，并繪制了不同水泥摻量下的最優含水率和最大干密度變化曲線。具體詳見表8和圖1～圖5。

圖1 水泥摻入量2.5% 圖2 水泥摻入量3.0%

圖3 水泥摻入量3.5% 圖4 水泥摻入量4.0%

圖5 水泥摻入量4.5%

表8 不同水泥摻量最優含水率及最大干密度試驗

6 抗壓強度及其他性能試驗

對試驗結果中最大干密度和最優含水率相對應的配合比中加入了4.0%的KD-4速凝劑，并進行了28d抗壓強度、滲透試驗及彈性模量的成型。擠壓混凝土強度及其他性能試驗見表9。

表9 擠壓混凝土強度及其他性能試驗

7 推薦施工基本配合比

從試驗結果可以看出，當水泥摻量為3.5%時，混凝土各項指標均滿足技術要求，現推薦現場施工基本配合比見表10。

表10 擠壓邊墻混凝土現場施工基本配合比

8 現場應用效果

納子峽水電站面板在2014年5月初開始進行面板施工，8月下旬結束，歷時3個月結束，從高寒、高海拔地區面板分時段采用不同的材料進行保溫、養護對面板綜合防裂具有很明顯的作用。

由于納子峽面板施工時段為雨季，雨天較多，且晝夜溫差較大，從而使得面板混凝土水灰比發生變化，導致面板干縮裂縫和溫度裂縫發生的幾率增大，因此，在今后的施工中必須加強骨料、入倉、澆筑時的防雨措施，確保混凝土的澆筑質量。

對于越冬期的面板保溫需要進一步的探索和研究，納子峽面板在次年的3月份下閘蓄水，導致面板越冬保溫，越冬期間面板采用5cm保溫被和塑料薄膜進行保溫，但經一個冬期后面板裂縫發展還在繼續，越冬前的一些微細裂縫及處理過的裂縫均有進一步的發展，這說明由于內外溫差較大，保溫措施難以抑制裂縫的發展，因此，若條件容許建議采取面板施工和下閘連續進行，以此，來保證面板的質量[1]。

納子峽面板混凝土防裂材料采用纖維素纖維，從現場經驗判定，此材料對面板早起的溫度裂縫具有一定的抑制作用，中期、后期的作用還有待于研究和總結。

納子峽面板屬于長面板，一次性施工完成，建議對此類環境下的長面板的施工進行分期施工，以此來減少裂縫發生的幾率。

9 結語

本配合應用于納子峽面板堆石壩擠壓邊墻混凝土施工過程中混凝土彈性模量和滲透系數，均滿足設計指標要求，納子峽水電站施工中按照最終擠壓邊墻混凝土配合比在現場施工運用效果良好。