侯 建 軍, 劉 莉 萍, 陸 威

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 611730)

1 概 述

大崗山水電站位于四川省雅安市石棉縣挖角鄉(xiāng)境內(nèi)的大渡河中游上段，裝機(jī)容量為2 600 MW(4×650 MW)[1]。由中國(guó)水電七局承建該電站的引水發(fā)電系統(tǒng)。

2011年下半年，作為整個(gè)電站核心組成部分的2號(hào)尾水隧洞進(jìn)入混凝土全面襯砌階段。但在前幾倉(cāng)澆筑后的混凝土表面不同程度地出現(xiàn)了水波紋現(xiàn)象，引起技術(shù)人員的重視。

大量工程經(jīng)驗(yàn)及資料表明：水波紋的形成主要是由混凝土的泌水引起。而造成混凝土泌水的原因多種多樣[2～4]。項(xiàng)目部所屬工地試驗(yàn)室對(duì)澆筑用混凝土進(jìn)行了取樣試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：取樣成型后約1 h左右混凝土試件表面開(kāi)始泌水，且泌水量較大，混凝土存在滯后泌水現(xiàn)象。為解決這一問(wèn)題，試驗(yàn)室技術(shù)人員對(duì)混凝土配合比及原材料方面進(jìn)行了分析。闡述了對(duì)大崗山水電站尾水隧洞頂拱混凝土配合比進(jìn)行研究的過(guò)程。

頂拱混凝土使用的原材料：

(1)水泥采用四川皓宇水泥有限公司生產(chǎn)的峨塔P·O42.5水泥。

(2)粉煤灰采用四川宜賓元亨集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的元亨Ⅱ級(jí)粉煤灰。

(3)骨料采用大崗山水電站廠房回采骨料，巖性為花崗巖。

(4)減水劑、引氣劑為山西凱迪建材有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。

(5)拌和用水為大崗山水廠生產(chǎn)的施工用水。

2 原因分析及解決方案的確定

2.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

澆筑用C20W6F50泵送(設(shè)計(jì)坍落度為16～18 cm)混凝土骨料經(jīng)監(jiān)理工程師批復(fù)采用大崗山水電站廠房回采料。尾水隧洞邊頂拱混凝土施工配合比見(jiàn)表1，每m3混凝土材料用量見(jiàn)表2。

表1 尾水隧洞邊頂拱混凝土施工配合比表

表2 每m3混凝土材料用量表 /kg·m-3

2.2 采用現(xiàn)場(chǎng)原材料對(duì)配合比進(jìn)行復(fù)核

經(jīng)核實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)用原材料與原報(bào)批配合比一致，試驗(yàn)室采用現(xiàn)場(chǎng)用各種原材料對(duì)2號(hào)尾水隧洞邊頂拱所報(bào)批的配合比進(jìn)行了復(fù)核。C20W6F50混凝土配合比復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 C20W6F50混凝土配合比復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果表

復(fù)核配合比所用的原材料均已經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，各種原材料檢測(cè)結(jié)果滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)要求。但從混凝土配合比復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果看：大約在混凝土靜置30 min后出現(xiàn)泌水且泌水率達(dá)到19.22%，混凝土表面出現(xiàn)水波紋現(xiàn)象，難以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。

考慮到骨料級(jí)配和含石粉量的影響，在與其他參建單位進(jìn)行探討后，試驗(yàn)室決定采用更大石粉含量的骨料對(duì)現(xiàn)場(chǎng)用配合比進(jìn)行復(fù)核試驗(yàn)。

2.3 采用棱子壩骨料替代廠房回采骨料進(jìn)行配合比復(fù)核試驗(yàn)

針對(duì)上述問(wèn)題，經(jīng)試驗(yàn)室全體技術(shù)人員討論后決定：在保持其他原材料不變的情況下，采用棱子壩骨料替代廠房回采骨料進(jìn)行配合比復(fù)核試驗(yàn)，C20W6F50混凝土配合比復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 C20W6F50混凝土配合比復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果(棱子壩骨料)表

在保證混凝土含氣量變化不大、坍落度滿(mǎn)足要求的情況下，經(jīng)與大崗山水電站廠房回采骨料相比，采用棱子壩骨料的混凝土泌水率從19.22%降至3.88%且混凝土不發(fā)黏、砂率適中、和易性好，該配合比完全能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工要求，同時(shí)混凝土表面水波紋現(xiàn)象消失。

2.4 滯后泌水原因分析

從兩次復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果看：滯后泌水的主要原因在于骨料不同。從兩種骨料的檢測(cè)結(jié)果看，最大的區(qū)別在于兩種細(xì)骨料的石粉含量指標(biāo)存在一定的差異。兩種細(xì)骨料檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表5。

表5 細(xì)骨料檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

從以上篩分結(jié)果的比對(duì)情況可以看出：棱子壩砂石粉含量較廠房回采砂石粉含量高3.7%?？紤]到砂中的石粉含量對(duì)混凝土拌和物保水性的影響，初步確定：砂中的石粉含量偏低是引起混凝土滯后泌水的主要原因。

2.5 結(jié)論驗(yàn)證

針對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)室采取人工調(diào)整原骨料石粉含量的方式對(duì)廠房回采砂進(jìn)行了復(fù)配，復(fù)配后的廠房回采砂篩分結(jié)果見(jiàn)表6。廠房骨料中的石粉含量增加至13.6%，與棱子壩骨料中的石粉含量相當(dāng)，且骨料的細(xì)度模數(shù)和顆粒級(jí)配也與棱子壩骨料相當(dāng)。

表6 復(fù)配后的廠房回采砂篩分結(jié)果表

試驗(yàn)室對(duì)采用上述方式調(diào)整后的人工砂的混凝土配合比再次進(jìn)行了復(fù)核試驗(yàn)，C20W6F50混凝土配合比復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果(復(fù)配后廠房回采砂)見(jiàn)表7。試驗(yàn)結(jié)果表明：廠房人工砂的細(xì)度模數(shù)及石粉含量增加至13.6%，對(duì)混凝土滯后泌水現(xiàn)象具有較明顯的改觀，泌水率僅為4.25%，降低了78%，用此配合比澆筑的頂拱混凝土未出現(xiàn)水波紋現(xiàn)象，且施工和易性較好。

表7 C20W6F50混凝土配合比復(fù)核試驗(yàn)結(jié)果(復(fù)配后廠房回采砂)表

2.6 解決方案的確定

鑒于大崗山水電站引水發(fā)電系統(tǒng)招標(biāo)文件中規(guī)定該標(biāo)所需的砂石骨料均由廠房人工骨料加工系統(tǒng)供應(yīng)，但砂中石粉含量的調(diào)整過(guò)程較為緩慢。為及時(shí)解決這一問(wèn)題，確保工程質(zhì)量，結(jié)合其他工程經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)室提出了采用粉煤灰替代砂的技術(shù)方案，即在保持配合比其他參數(shù)不變的情況下，下調(diào)1%的砂率，采用粉煤灰替代砂分別為2%、3%、4%進(jìn)行室內(nèi)混凝土拌制試驗(yàn)。粉煤灰代砂方案試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 粉煤灰代砂方案試驗(yàn)結(jié)果表

由表8可以看出：隨著粉煤灰替代砂量的增加，混凝土泌水率降低，且混凝土和易性較好。尤其是當(dāng)其摻量大于4%時(shí)，泌水率僅為1.81%，與2%、3%粉煤灰替代砂相比，泌水率分別降低了38%、46%。其原因主要是由于在水泥水化過(guò)程中粉煤灰的一部分起到了石粉效果，另一部分則充當(dāng)了膠材，吸附了更多水分子，抑制了水上?。淮送?，粉煤灰呈球狀、表面光滑[5]，與水泥和石粉相比，具有更好的流動(dòng)性，因此混凝土流動(dòng)狀態(tài)好。

考慮到混凝土的經(jīng)濟(jì)性，增加1%的粉煤灰每m3混凝土的成本增加1.6元；在將經(jīng)濟(jì)性與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果結(jié)合后，最終決定采用下調(diào)1%砂率、采用粉煤灰代砂2%及下調(diào)1%砂率、采用粉煤灰代砂3%兩個(gè)方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑。

3 最終確定的配合比

采用下調(diào)1%砂率、用粉煤灰代砂2%的配合比澆筑振搗后，減輕了倉(cāng)號(hào)混凝土的滯后泌水現(xiàn)象，消除了倉(cāng)號(hào)表面的灰黑色粉塵。澆筑完畢的混凝土外觀有了較大的改善。

采用下調(diào)1%砂率、用粉煤灰代砂3%的配合比澆筑振搗后，倉(cāng)號(hào)混凝土無(wú)滯后泌水現(xiàn)象，澆筑完畢的混凝土表面光潔度較好、平整，無(wú)水波紋現(xiàn)象出現(xiàn)。

該倉(cāng)號(hào)混凝土澆筑完畢，項(xiàng)目部最終決定2號(hào)尾水隧洞的混凝土澆筑均采用下調(diào)1%砂率、用粉煤灰代砂3%的方案。調(diào)整后的尾水隧洞邊頂拱混凝土施工配合比見(jiàn)表9。每m3混凝土材料用量情況見(jiàn)表10。

表9 調(diào)整后的尾水隧洞邊頂拱混凝土施工配合比表

表10 每m3混凝土材料用量表 /kg·m-3

4 結(jié) 語(yǔ)

該工程通過(guò)采用下調(diào)1%砂率、用粉煤灰代砂3%的配合比方案施工，使混凝土泌水率從19.22%降至3.94%，成功解決了頂拱混凝土出現(xiàn)的水波紋現(xiàn)象。實(shí)際工程案例說(shuō)明：頂拱混凝土的澆筑一定要重視骨料中的石粉含量。在工程準(zhǔn)備期應(yīng)提前考慮原材料品質(zhì)是否會(huì)影響到混凝土的質(zhì)量。

該工程采用的粉煤灰代砂方案從經(jīng)濟(jì)成本的角度出發(fā)，無(wú)疑是提高了混凝土單價(jià)，但在無(wú)法改變?cè)牧犀F(xiàn)狀的情況下，其確實(shí)是一種改善混凝土澆筑質(zhì)量的有效途徑。