水利工程高壓輸電線路桿塔基礎大體積混凝土制備關鍵技術研究

黃廣龍

(水利部新疆維吾爾自治區(qū)水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

近年來，工程項目中混凝土各項指標要求不斷提升，復雜的鋼筋結構需要混凝土有更好和易性及自密實性。當水利工程項目存在大體積混凝土時，使用低強高性能混凝土能更有效減少因混凝土水化溫升而產(chǎn)生的內(nèi)部缺陷，保證混凝土具有更高的工作性能的同時，使混凝土后期強度更高、抗?jié)B透性能更強。

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐工程壩址位于新疆喀什地區(qū)莎車縣霍什拉甫鄉(xiāng)和克孜勒蘇克爾克孜自治州阿克陶縣的庫斯拉甫鄉(xiāng)交界處阿爾塔什村葉爾羌河段，距莎車縣約120 km。阿爾塔什水利樞紐工程是國務院推進的172項重大節(jié)水供水工程之一，是國家“十三五”期間100個重大項目之一，也是新疆在建的最大水利樞紐工程，工程惠及新疆南部的克州、喀什地區(qū)及和田地區(qū)。工程主要任務是在保證塔里木河生態(tài)供水條件下，發(fā)揮防洪、灌溉、發(fā)電等綜合功能。該項目為大(Ⅰ)型I等工程，規(guī)劃水庫正常蓄水位1 820 m，最大壩高164.8 m?？値烊?2.49×108m3，控制灌溉面積42.059×104hm2。電站總裝機容量755 MW，設計年發(fā)電量22.6×108kW·h。阿爾塔什水利樞紐工程中，高壓輸電線路桿塔基礎為大體積混凝土，為了保證混凝土澆筑質(zhì)量，開展桿塔基礎大體積混凝土制備關鍵技術研究。

2 試驗原材料

試驗使用的水泥為P·O42.5級水泥，各項物理性能見表1。粉煤灰為F類I級，細度8.8%，燒失量2.1%，需水比89%；礦粉為S95級，比表面積429 m2/kg，28 d活性指數(shù)102%；硅灰為加密硅灰，7 d活性指數(shù)95%，需水比121%；天然河砂，細度模數(shù)2.6，含泥量2.1%；天然碎石，5～25 mm連續(xù)級配，壓碎指標9%；外加劑為復合型聚羧酸高效外加劑，固含量24%，減水率23%；水為自來水。

表1 水泥的基本性能

3 低強高性能混凝土基礎配合比

依據(jù)配合比設計規(guī)范，粉料選取單方用量420 kg，外加劑用量2.0%，水膠比0.39，具體配合比見表2。

表2 基準配合比

基準試驗配合比按表2進行，通過調(diào)整混凝土初始和易性，初始坍落度220 mm，擴展度620 mm，無泌水、無泌漿，測試7、28、56和90 d共4個齡期的抗壓強度。見表3。

表3 基準配合比各齡期強度

通過20組基準配合比試驗，得到各個齡期的平均抗壓強度。低強高性能混凝土7、28、56和90 d平均抗壓強度分別為32.6、45.1、52.6和56.5 MPa。

4 結果與討論

4.1 不同因素對水泥凈漿流動度的影響

4.1.1 粉煤灰不同取代率對水泥凈漿流動度的影響

研究礦物摻合料(粉煤灰)不同取代率對水泥凈漿流動度的影響，具體試驗結果見圖1。

由圖1可知，粉煤灰取代率越大，水泥凈漿的初始流動度越大。主要原因為粉煤灰的“形態(tài)效應”，粉煤灰的玻璃微珠形態(tài)，表面光滑，質(zhì)地密實，顯著改善了水泥凈漿的黏度，流動度增大；當粉煤灰取代率為25%時，流動度達到最大值280 mm。

圖1 不同粉煤灰取代率對水泥凈漿流動度的影響

4.1.2 礦粉不同取代率對水泥凈漿流動度的影響

研究礦物摻合料(礦粉)不同取代率對水泥凈漿流動度的影響，具體試驗結果見圖2。

圖2 不同礦粉取代率對水泥凈漿流動度的影響

根據(jù)水泥凈漿流動度的試驗結果，礦粉的取代率越大，水泥凈漿的初始流動度有增長的趨勢；但礦粉取代率達到25%以后，初始流動度無變化且隨著礦粉取代率的增加，初始水泥凈漿有泌水的趨勢。

4.1.3 硅灰不同取代率對水泥凈漿流動度的影響

研究礦物摻合料(硅灰)不同取代率對水泥凈漿流動度的影響，具體試驗結果見圖3。

圖3 不同硅灰取代率對水泥凈漿流動度的影響

根據(jù)水泥凈漿流動度的試驗結果，硅灰的取代率越大，水泥凈漿的初始流動度逐漸變小。主要原因是硅灰的需水比120%，需水量增加，因此硅灰的取代率越大，流動度越小。

4.2 不同因素對低強高性能混凝土工作性能影響

研究不同礦物摻合料對混凝土坍落度、擴展度等工作性能影響，具體試驗結果見表4及表5。

表4 不同礦物摻合料試驗配合比

表5 混凝土坍落度及流動度試驗結果

在基準試驗配合比基礎上，依據(jù)對不同摻合料的水泥凈漿流動度及膠砂強度結果分析，粉煤灰取代率選取20%～25%，礦粉取代率選取20%～25%，硅灰取代率選取4%～5%，混凝土初始、1 h、2 h和易性良好。

4.3 不同因素對低強高性能混凝土力學性能影響

研究不同礦物摻合料對低強高性能混凝土力學性能影響，具體試驗結果見圖4。

由圖4可知，混凝土抗壓強度7 d至28 d增長率為12.8 MPa，28 d至56 d增長率為7.7 MPa，56 d至90 d增長率為3.6 MPa。由于硅灰和礦粉在混凝土硬化前期強度增加快，因此前期及中期強度貢獻大；粉煤灰活性相對礦粉、硅灰的活性低且水化時間屬于最后期，因此56 d至90 d增長率較小。

5 結 論

水利工程中使用很多大體積混凝土，其中高壓輸電線路桿塔基礎也為大體積混凝土。為了保證混凝土澆筑質(zhì)量，開展輸電線路桿塔基礎大體積混凝土制備關鍵技術研究。低強高性能混凝土7 d至28 d強度增長過程中，礦物摻合料礦粉、硅灰強度起主要作用；礦物摻合料在合理范圍內(nèi)使用，可有效提升新拌混凝土的和易性，也可改善混凝土抗壓強度等性能。