猴子岩水电站导流洞抗冲耐磨混凝土配合比试验研究

宁全纪

(葛洲坝集团试验检测有限公司 宜昌 443002)

1 工程概况

猴子岩水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，是大渡河干流水电规划调整推荐22级开发方案的第9个梯级电站，上游为丹巴水电站，下游为长河坝水电站。电站采用堤坝式开发，枢纽建筑物主要由拦河坝、两岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水发电系统等组成。拦河坝为混凝土面板堆石坝，大坝坝顶高程1848.50m，最大坝高 223.50m，水库正常蓄水位1842.00m，电站装机容量1700MW(4×425MW)。猴子岩水电站是以单一发电为主的大型水库电站，无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。工程等别为一等，工程规模为大(1)型。

猴子岩水电站导流洞是布置在左岸的两条平行洞，两条导流洞断面尺寸均为13m×15m(城门洞形，宽×高)，1号导流洞长1547.771m(其中与2号泄洪洞结合段长624.771m)，2号导流洞长1974.238m。导流洞底板面层30cm和边墙1.5m以下为C35抗冲耐磨混凝土(与2号泄洪洞结合段底板均为C35抗冲耐磨混凝土)，其余部位均为C25混凝土。

2 抗冲耐磨混凝土配合比对比试验研究

2.1 抗冲耐磨混凝土设计技术要求

设计对导流洞抗冲耐磨混凝土的技术要求见表1。

表1 抗冲耐磨混凝土设计技术要求

2.2 初期抗冲耐磨混凝土配合比

根据设计要求，室内进行了抗冲耐磨混凝土配合比设计试验，水泥为P.O 42.5级水泥，粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰，骨料为人工骨料，外加剂为HF抗冲磨剂，通过试验确定的施工配合比见表2。施工后发现，混凝土表面出现较多肉眼可见的细小裂缝，且混凝土拌和物存在泌水和板结现象，施工操作性较差。

表2 初期抗冲耐磨混凝土配合比

2.3 抗冲耐磨混凝土配合比试验研究

由于初期采用普通硅酸盐水泥+HF抗冲磨剂配制的混凝土出现较多肉眼可见的细小裂缝，根据参建各方会议讨论，决定开展导流洞抗冲耐磨混凝土配合比对比试验研究。为此，业主要求试验检测中心进行“普通硅酸盐水泥+HF抗冲磨剂”、“普通硅酸盐水泥+聚羧酸外加剂”、“低热硅酸盐水泥+聚羧酸外加剂”、“低热硅酸盐水泥+HF抗冲磨剂”和“低热硅酸盐水泥+硅粉+聚丙烯纤维或超钢纤维”的抗冲耐磨混凝土配合比试验研究，以确定导流洞抗冲耐磨混凝土的施工配合比。

2.3.1 试验原材料

a.水泥。P.O 42.5级水泥和P.LH 42.5级水泥。

b.砂。人工砂，细度模数2.82。

c.粗骨料。人工碎石、小石∶中石=50%∶50%。

d.粉煤灰。Ⅱ级粉煤灰。

e.外加剂。HF混凝土抗冲磨剂和聚羧酸高性能缓凝减水剂。

f.硅粉。混凝土盾牌硅粉。

g.聚丙烯纤维。混凝土盾牌聚丙烯纤维。

2.3.2 试验方案及参数

通过室内相关试验，确定的配合比对比试验研究方案及参数见表3。

2.3.3 试验配合比

试验配合比见表4。

2.3.4 试验成果

根据表4确定的配合比，室内进行拌和及力学、耐久性能试验研究，具体成果见表5。

表3 抗冲耐磨混凝土配合比对比试验方案参数

表4 抗冲耐磨混凝土室内试验设计配合比

表5 混凝土拌和物及力学、耐久性能试验成果表

2.3.5 试验成果分析

a.混凝土单位用水量。从混凝土拌和物试验成果看，采用相同水胶比拌制混凝土，拌和物达到基本相同的初始坍落度时，HF抗冲磨剂与P.LH 42.5水泥拌制的混凝土单位用水量最高，P.LH 42.5水泥+聚羧酸减水剂拌制的混凝土单位用水量最低。

b.混凝土拌和物的性能。从混凝土拌和物性能看，P.LH 42.5水泥+HF抗冲磨剂拌制的混凝土坍落度损失较大，30min后坍落度损失率达29.4%，P.LH 42.5水泥掺20%粉煤灰+聚羧酸减水剂拌制的混凝土其初始坍落度、坍落度损失率均优于其余混凝土。

c.混凝土力学性能。从硬化混凝土力学性能来看，各种混凝土28天抗压强度均能满足设计要求。普通硅酸盐水泥+聚羧酸减水剂及普通硅酸盐水泥+HF抗冲磨剂拌制的混凝土，7天抗压强度明显高于低热硅酸盐水泥拌制的混凝土，这是普通硅酸盐水泥与低热硅酸盐水泥的特性所致。

d.混凝土的耐久性能。从耐久性能来看，各种混凝土的抗冻、抗渗、抗冲耐磨强度均满足设计要求。掺入聚丙烯纤维、硅粉对混凝土抗冲耐磨强度有一定改善，P.LH 42.5水泥 +HF抗冲磨剂拌制混凝土和P.LH 42.5水泥+聚羧酸减水剂拌制混凝土的抗冲耐磨强度较接近。

2.3.6 推荐的抗冲耐磨混凝土配合比

综上所述，结合施工需要和成本因素考虑，导流洞抗冲耐磨混凝土配合比推荐采用编号③的配合比。施工实践证明:该配合比混凝土施工性能良好，硬化后混凝土各项指标均满足设计要求，混凝土浇筑表面未见裂缝。

3 结语

目前国内常用的抗冲耐磨混凝土主要有钢纤维混凝土、硅粉混凝土、铁砂混凝土和HF混凝土等。通过此次室内对比试验研究确定的导流洞施工采用“P.LH 42.5水泥+聚羧酸外加剂”配合比，基于低热水泥的特性，混凝土中水泥早期发热量低，而后期强度有较大的增长空间，有效地解决了导流洞浇筑混凝土出现的裂缝问题。