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糯扎渡水电站溢洪道抗冲耐磨混凝土拌和工艺及质量控制

2012-07-26磊,彭

水力发电 2012年9期
关键词:抗冲预冷投料

石 磊,彭 蝶

(中国水利水电第七工程局有限公司五分局,四川 彭山 620860)

中国水利水电第七工程局承建的糯扎渡水电站溢洪道、电站进水口土建及金属结构安装工程(NZD/C4标)混凝土量约155.5万m3。其中,溢洪道泄槽段抗冲耐磨混凝土总量约15万m3。根据糯扎渡水电站工程总施工进度计划,C4标混凝土拌和系统设计混凝土月浇筑高峰强度约为5.58万m3,其中温控混凝土高峰月强度按3.1万m3进行设计。

糯扎渡水电站溢洪道工程落差大、流速大,尤其对泄槽底板高流速区混凝土浇筑有很高的抗冲刷和耐磨损性能要求。因此,对抗冲耐磨混凝土质量要求非常高。鉴于此,抗冲耐磨混凝土最终采用C18055W8F100混凝土, 28 d极限拉伸值>100×10-6;90 d 极限拉伸值>110×10-6。

1 拌和工艺

1.1 拌和楼选择

根据本标段混凝土工程施工特点,选用2座HL120-2S1500L强制式拌和楼。又根据招标文件要求,混凝土拌和系统设计规模为混凝土高峰浇筑强度5.58万m3/月,计算其拌和楼的拌和能力为55 800×1.5/(20×25)=167.4 m3/h。 因此, 混凝土拌和系统单位时间生产能力选型大于167.4 m3/h。据厂家提供,HL120-2S1500L强制式拌和楼铭牌产量:常态混凝土120 m3/h;预冷混凝土100 m3/h。根据投标文件提供的混凝土浇筑计划,本工程高峰月生产均为常态混凝土。拌和楼配置生产量为240 m3/h>167.4 m3/h,设备保证系数为1.43,满足混凝土浇筑强度要求。选择强制式拌和楼,不但节约混凝土搅拌时间,同等条件下,还可有效降低出机口混凝土温度、提高混凝土生产的可靠性和保证率。

1.2 制冷系统

勘界河混凝土原设计预冷工艺采取 “以风冷粗骨料为主、加冰及低温水拌和”的预冷设计方案。采取的预冷措施为:搅拌楼料仓风冷粗骨料+片冰及低温水拌和。按照混凝土温控要求,混凝土生产系统配备相应的预冷设施。预冷混凝土设计生产能力:预冷混凝土100 m3/h,预冷混凝土出机口温度16℃。勘界河拌和系统混凝土高峰浇筑强度为5.58万m3/月,设计生产能力为168 m3/h,温控混凝土设计生产能力为3.1万m3/月,低温混凝土产能为100 m3/h。制冷系统总的装机容量为1 779.39×104 kJ/h(-15/30标准工况)。

2009年10月,糯扎渡工程为进一步提高施工质量,要求勘界河拌和系统温控混凝土出机口由原设计16℃下降至10℃以下。在进行降低混凝土出机口温度可行性研究时,需考虑不利情况,制冷系统需留有一定的备用制冷量,由于系统已经建成完毕,采取对原有的工艺,骨料温度很难进一步冷却,而砂、水泥等无法进行冷却。为此,系统改造设计按 “进一步降低骨料温度,增加片冰掺量,从而降低混凝土温度”进行校核计算,由原设计一次风冷变成二次风冷系统。校核参数均按极端不利工况计算 (气温、水泥及双掺料温度均超出招标文件 《参考资料》要求)。计算选用C4标抗冲耐磨混凝土 (C18055W8F100三级配混凝土)实际配合比进行,改造后系统完全满足出机口≤10℃要求。

2 质量控制

2.1 原材料控制

(1)水泥。溢洪道混凝土使用质量稳定的中热硅酸盐水泥,其品质除应满足GB 200—2003《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》的有关要求外,还应满足:①水泥中氧化镁的含量≥3.8%,且≤5.0%;②水泥熟料中的游离氧化钙含量≤0.8%;③比表面积≤340 m2/kg;④各龄期的抗压强度及抗折强度不低于表1要求。

表1 42.5级中热硅酸盐水泥各龄期强度 MPa

(2)掺和料。溢洪道抗冲耐磨混凝土采用F类I级粉煤灰;粉煤灰的主要技术指标要求满足表2所示各值。

(3)骨料。混凝土粗、细骨料采用勘界河砂石加工系统生产的合格花岗岩骨料 (见表3)。

(4)外加剂。抗冲耐磨沪宁图应参加适量聚羧酸类高性能减水剂和引气剂,外加剂品质指标 (见表4)应符合GB 8076《混凝土外加剂》及DL/T5100《水工混凝土外加剂技术规程》的有关规定。

表2 粉煤灰品质指标要求 %

表3 人工骨料主要品质要求

(5)微纤维技术指标:①抗冲耐磨混凝土应掺用聚丙烯纤维或高强高模聚乙烯醇纤维;②聚丙烯纤维断裂强度≥500 MPa,初始模量≥3 900 MPa,断裂伸长率≤40%,耐碱性能 (极限拉力保持率)≥95%;③高强高模聚乙烯醇纤维断裂强度≥1 500 MPa,初始模量≥35 GPa,断裂伸长率7%~8%,耐碱性能 (极限拉力保持率)≥95%。

2.2 投料顺序及拌和时间

(1)不掺纤维混凝土拌和试验。抗冲耐磨防空蚀混凝土拌和时间及投料顺序试验采用的混凝土等级为工艺试验使用的C18055W8F100抗冲磨防空蚀混凝土。堪界河拌和系统采用2座HL120-2S1500L强制式拌和楼生产混凝土。拟定两种投料方式:①砂→水+外加剂→水泥+粉煤灰→小石+中石+大石;②砂+小石→水+外加剂→水泥+粉煤灰→中石+大石。拌和时间分温控、非温控混凝土两种情况,拌和试验采用的混凝土拌和时间有温控要求的为60、90、120 s,没有温控要求的为45、75、105 s。混凝土投料顺序和拌和时间按照DL/T 5150—2001《水工混凝土试验规程》进行,采用不同投料顺序与不同拌和时间进行组合,从拌和楼分别对罐前和罐后机口混凝土取样,进行砂浆密度测试。通过对相关数据按温控混凝土和非温控混凝土、按投料方式①和投料方式②分别进行数据处理分析,建立砂浆密度偏差与混凝土拌和时间关系曲线 (见图1、2)。因此,综合非温控混凝土和温控混凝土来分析,溢洪道抗冲耐磨防空蚀混凝土拌和的投料顺序选择投料方式②。即,砂+小石→水+外加剂→水泥+粉煤灰→中石+大石。混凝土拌和时间 (不掺聚丙烯纤维)选定为:非温控混凝土的为70 s;温控混凝土的为90 s。

表4 外加剂品质指标要求

图1 非温控混凝土砂浆密度偏差拌和时间关系曲线

图2 温控混凝土砂浆密度偏差拌和时间关系曲线

(2)掺纤维混凝土拌和试验。由于溢洪道抗冲耐磨防空蚀混凝土所用聚丙烯纤维为水融性纤维,混凝土投料顺序按照不掺聚丙烯纤维确定的投料顺序进行,聚丙烯纤维放在小石后投放。即,投料方式③:砂+小石+纤维→水+外加剂→水泥+粉煤灰→中石+大石。掺入聚丙烯纤维需要延长混凝土拌和时间,由于抗冲耐磨混凝土为制冷混凝土,因此在已经确定的温控混凝土拌和时间上增加10 s进行试验,选择100、120、140 s 3种拌和时间。拌和时间对砂浆密度偏差率影响结果见图3。从掺聚丙烯纤维匀致性试验结果图3可以看出,按照确定的投料方式③拌制掺纤维混凝土,拌和时间在120 s时砂浆偏差率最小。试验时通过观察也发现聚丙烯纤维在混凝土内分散均匀,混凝土的和易性非常好。根据现场试验,最终确定抗冲耐磨混凝土投料顺序为:砂+小石+纤维→水+外加剂→水泥+粉煤灰→中石+大石,拌和时间为120 s。

图3 掺纤维混凝土砂浆密度偏差拌和时间关系曲线

3 结 语

通过对原材料、施工工艺等方面的质量控制管理,糯扎渡水电站溢洪道工程抗冲耐磨混凝土拌和物工作性能、混凝土强度、耐久性、抗冲耐磨强度均满足设计规范要求,保证了糯扎渡水电站工程高流速溢洪道工程的质量,为今后高流速溢流面抗冲耐磨混凝土生产工艺的运用奠定了坚实的基础。

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