梨園水電站抗沖耐磨混凝土配合比及施工質(zhì)量研究

王海建

(中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司， 陜西 西安710075)

【摘要】本文以梨園水電站抗沖耐磨混凝土施工過程為基礎(chǔ)，通過對(duì)配合比和施工質(zhì)量的研究，總結(jié)出最佳施工配合比和最優(yōu)施工質(zhì)量管控措施，實(shí)踐證明效果良好。研究成果對(duì)其他同類型工程抗沖耐磨混凝土的應(yīng)用具有積極的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】抗沖耐磨；混凝土；配合比；施工質(zhì)量

中圖分類號(hào)：TV431

Research of impact wear resistance concrete mixing ratio and

construction quality in Liyuan Hydropower Station

WANG Haijian

(ChinaNorthwestWaterConservancy&HydropowerEngineeringConsultingCo.,Ltd.,Xi’an710075,China)

Abstract:In the paper, impact wear resistance concrete construction process of Liyuan Hydropower Station is adopted as basis. The best construction mixing ratio and the best construction quality control measures are summarized through studying mixing ratio and construction quality. Practice shows that the effect is excellent, and research achievements have positive reference significance for applying impact wear resistance concrete to other similar projects.

Key words: impact wear resistance; concrete; mixing ratio; construction quality

1工程概況

梨園水電站位于金沙江中游河段，是以發(fā)電為主、兼顧防洪，具有庫(kù)區(qū)航運(yùn)和旅游等綜合效益的大型水電水利工程，電站裝機(jī)容量2400MW。水電站樞紐主要由混凝土面板堆石壩、溢洪道、引水系統(tǒng)、泄洪沖沙洞及廠房等建筑物組成，2014年12月底首臺(tái)機(jī)組發(fā)電投入運(yùn)營(yíng)。

2抗沖耐磨混凝土設(shè)計(jì)要求

根據(jù)梨園水電站相關(guān)合同文件、設(shè)計(jì)圖紙等要求，水電站混凝土總設(shè)計(jì)方量約為146.7萬(wàn)m3；其中抗沖耐磨混凝土設(shè)計(jì)方量約為36.7萬(wàn)m3，約占混凝土總設(shè)計(jì)方量的25%?？箾_耐磨混凝土主要應(yīng)用在面板、溢洪道及泄洪沖沙洞等部位(見表1)?？箾_耐磨混凝土所占比重大，且主要應(yīng)用于擋水和泄水等樞紐關(guān)鍵部位，因此，通過對(duì)抗沖耐磨混凝土配合比和施工方案的研究，找到最佳配合比，做出最優(yōu)施工方案，對(duì)水電站總體質(zhì)量、安全和投資等具有至關(guān)重要的決定性影響。

表1　抗沖耐磨混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度

3抗沖耐磨混凝土配合比參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1主要原材料

a.砂石骨料。配合比所用砂石骨料為水電站砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)的統(tǒng)供砂石骨料。砂石骨料原石為石灰?guī)r，φ50mm×100mm試件單軸抗壓強(qiáng)度平均值為86.9MPa。通過對(duì)砂的石粉含量、小于0.08mm粒徑含量、表觀密度、顆粒級(jí)配曲線、碎石的飽和面干表觀密度、超遜徑、針片狀含量、壓碎指標(biāo)、吸水率等各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)檢測(cè)，所用砂、碎石均滿足設(shè)計(jì)和《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144—2001)要求。

b.水泥。配合比所用水泥為水電站統(tǒng)供中熱硅酸鹽P.MH42.5水泥，通過對(duì)水泥抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、安定性等各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)檢測(cè)，所用水泥滿足設(shè)計(jì)和《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥》(GB 200—2003)要求，見表2。

表2　P.MH42.5水泥試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

c.粉煤灰。配合比所用粉煤灰為水電站統(tǒng)供F類Ⅰ級(jí)粉煤灰，通過對(duì)粉煤灰細(xì)度、需水量比、含水率、燒矢量、三氧化硫、密度等各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)檢測(cè)，所用粉煤灰滿足設(shè)計(jì)和《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5055—2007)要求。

d.微纖維。為顯著增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度、降低收縮、優(yōu)化施工和易性， 配合比中使用了微纖維。配合比所用微纖維為水電站統(tǒng)供聚乙烯醇纖維(PVAF)，通過對(duì)微纖維長(zhǎng)度、當(dāng)量直徑、斷裂強(qiáng)度、初始模量、斷裂伸長(zhǎng)率、極限拉力保持率等各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)檢測(cè)，所用微纖維滿足設(shè)計(jì)和《水泥混凝土和砂漿用合成纖維》(GB/T 21120—2007)要求。

e.外加劑。配合比所用外加劑為水電站統(tǒng)供PCA型聚羧酸緩凝高效減水劑、JM—Ⅱ型緩凝高效減水劑ZB—1A型緩凝高效減水劑和ZB—1G型引氣劑、GYQ型引氣劑，通過對(duì)外加劑減水率、含氣量、泌水率比、凝結(jié)時(shí)間差、抗壓強(qiáng)度比等各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)檢測(cè)，所用外加劑滿足設(shè)計(jì)和《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5100—1999)要求。

f.水。配合比所用水為水電站統(tǒng)供水，通過試驗(yàn)檢測(cè)，所用水滿足設(shè)計(jì)和相關(guān)要求。

3.2選用施工配合比參數(shù)

梨園水電站樞紐擋水和泄水建筑物，針對(duì)流速高、含沙量大等不利水文條件，在過流面使用抗沖耐磨混凝土是技術(shù)可行、質(zhì)量保證、節(jié)省投資的最好選擇。依據(jù)fcu,0=fcu,k+tσ、fcu,0/Afce=(c+p)/(w-B),參考其他同類型工程成熟經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過多次配比試驗(yàn)、計(jì)算、分析、試澆筑等，最終做出了滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)施工條件的最優(yōu)施工配合比，見表3。

表3　部分抗沖耐磨混凝土配合比參數(shù)

3.3投料拌和工藝試驗(yàn)

水電站混凝土由混凝土拌和系統(tǒng)統(tǒng)一供應(yīng)，混凝土拌和系統(tǒng)分為4×3m3自落式攪拌樓和3×1.5m3自落式攪拌樓。為保證混凝土拌和質(zhì)量，將投料順序和攪拌時(shí)間兩因素作為重要影響因子，專門進(jìn)行了投料拌和工藝試驗(yàn)。以C40W10F100二級(jí)配坍落度90～110mm配合比為例，經(jīng)對(duì)出攪拌機(jī)口混凝土的強(qiáng)度、坍落度、均勻性、容重變化、混凝土在攪拌機(jī)內(nèi)黏罐情況等方面工藝試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析，最終確定最佳投料順序?yàn)椋褐惺?纖維+小石→水泥+粉煤灰→水+外加劑→砂(攪拌180s)。

4抗沖耐磨混凝土施工質(zhì)量管控

抗沖耐磨混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸、入倉(cāng)、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各工序環(huán)節(jié)都會(huì)影響混凝土最終質(zhì)量，因此必須注重混凝土施工全過程的監(jiān)督、管控，嚴(yán)格按質(zhì)量控制程序開展工序工作，使抗沖耐磨混凝土質(zhì)量得到有效控制，確保施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。

4.1混凝土生產(chǎn)質(zhì)量管控

混凝土拌和系統(tǒng)對(duì)砂石骨料、水泥、粉煤灰、外加劑、微纖維等原材料嚴(yán)格按照規(guī)范要求頻次進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，嚴(yán)禁不合格原材料用于混凝土生產(chǎn)。嚴(yán)格按照工藝試驗(yàn)確定的投料順序和拌和時(shí)間進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)出攪拌機(jī)口混凝土的坍落度、含氣量、溫度、和易性、強(qiáng)度等嚴(yán)格按照規(guī)范要求頻次進(jìn)行抽檢，確保生產(chǎn)的混凝土滿足設(shè)計(jì)和《水工建筑物抗沖磨防空蝕混凝土技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5207—2005)要求。

4.2混凝土運(yùn)輸質(zhì)量管控

混凝土運(yùn)輸設(shè)備和運(yùn)輸能力必須滿足混凝土生產(chǎn)、入倉(cāng)澆筑強(qiáng)度等需求。運(yùn)輸過程中必須做好遮陽(yáng)擋雨和保溫措施，盡可能縮短運(yùn)輸時(shí)間。運(yùn)輸車輛顯著位置必須標(biāo)清所運(yùn)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、級(jí)配、坍落度、抗凍抗?jié)B等設(shè)計(jì)參數(shù)。運(yùn)輸過程中采取有效措施防止發(fā)生離析、沁水、回溫、坍落度損失等情況，切實(shí)保障混凝土運(yùn)輸質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

4.3混凝土入倉(cāng)澆筑質(zhì)量管控

入倉(cāng)澆筑是影響混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

a.混凝土入倉(cāng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用自卸、泵送、溜槽等方式，按照先低后高順序進(jìn)行，倉(cāng)面盡可能整體均勻上升。保證卸料高度小于2.5m，防止骨料分離。對(duì)混凝土鋪料方式，根據(jù)倉(cāng)面面積、入倉(cāng)方式、澆筑強(qiáng)度、施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況等選擇平鋪法或臺(tái)階法。對(duì)混凝土平倉(cāng)方式，根據(jù)倉(cāng)面實(shí)際情況選擇人工平倉(cāng)、振搗臂平倉(cāng)或平倉(cāng)機(jī)平倉(cāng)。

b.混凝土滿足振搗條件時(shí)，必須立即振搗密實(shí)。振搗過程中要求將振搗棒垂直插入混凝土中，快插慢拔、先振低處再振高處，按順序依次進(jìn)行，要求在預(yù)埋件周圍、模板邊、鋼筋密集處、斜坡等工況復(fù)雜部位加強(qiáng)振搗，嚴(yán)防漏振。振搗時(shí)間以混凝土不再顯著下沉、不出現(xiàn)氣泡并開始泛漿時(shí)為準(zhǔn)，一般為20～30s，嚴(yán)格掌控振搗時(shí)間，避免欠振和過振。

c.振搗完成后，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行原漿收面。

4.4混凝土溫控質(zhì)量管控

溫度控制是影響混凝土質(zhì)量的重要因素。

a.抗沖耐磨混凝土均為預(yù)冷混凝土，按照設(shè)計(jì)技術(shù)要求，出攪拌機(jī)口混凝土溫度不高于14℃，混凝土入倉(cāng)溫度不高于19℃，澆筑倉(cāng)內(nèi)鋪設(shè)冷卻水管，澆筑完成后通水冷卻。

b.養(yǎng)護(hù)工作要求在混凝土收面后及時(shí)開展，早期養(yǎng)護(hù)使用遮蓋或噴霧方式，防止因失水產(chǎn)生塑性裂縫，1～2d后改用草袋覆蓋并灑水養(yǎng)護(hù)。對(duì)于立面混凝土，要求采用掛塑料管養(yǎng)護(hù)方法，采用直徑25mm的塑料管，每隔20～30cm打孔洞，孔口朝向混凝土面，流量控制在15L/min左右；養(yǎng)護(hù)期不少于28d。水電站面板混凝土面積約87590m2，在表面鋪設(shè)土工布，鋼筋固定，通水進(jìn)行流水養(yǎng)護(hù)，取得了顯著效果。

5抗沖耐磨混凝土質(zhì)量評(píng)價(jià)

抗沖耐磨混凝土生產(chǎn)和施工過程中，混凝土生產(chǎn)單位、施工單位、監(jiān)理單位和第三方試驗(yàn)檢測(cè)中心均按照相關(guān)要求分別對(duì)混凝土進(jìn)行了相應(yīng)的試驗(yàn)檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明：抗沖耐磨混凝土施工和易性、抗壓強(qiáng)度、劈裂拉伸、極限拉伸、彈性模量、抗凍抗?jié)B、抗沖磨、保證率等性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，詳見表4。

表4　部分抗沖耐磨混凝土抽檢試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

6結(jié)語(yǔ)

多方試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果和工程實(shí)踐證明：梨園水電站采用的抗沖耐磨混凝土滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范和施工要求，混凝土溫控防裂控制較好，抗沖耐磨混凝土總體質(zhì)量較好。本文結(jié)論對(duì)其他同類型工程抗沖耐磨混凝土的應(yīng)用具有積極的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

DL/T 5330—2005水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社,2005.