梨园水电站抗冲耐磨混凝土配合比及施工质量研究

2015-12-24王海建

中国水能及电气化 2015年6期

关键词：配合比施工质量混凝土

王海建

(中国水利水电建设工程咨询西北有限公司，陕西西安710075)

【摘要】本文以梨园水电站抗冲耐磨混凝土施工过程为基础，通过对配合比和施工质量的研究，总结出最佳施工配合比和最优施工质量管控措施，实践证明效果良好。研究成果对其他同类型工程抗冲耐磨混凝土的应用具有积极的借鉴意义。

【关键词】抗冲耐磨；混凝土；配合比；施工质量

中图分类号：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工程概况

梨园水电站位于金沙江中游河段，是以发电为主、兼顾防洪，具有库区航运和旅游等综合效益的大型水电水利工程，电站装机容量2400MW。水电站枢纽主要由混凝土面板堆石坝、溢洪道、引水系统、泄洪冲沙洞及厂房等建筑物组成，2014年12月底首台机组发电投入运营。

2抗冲耐磨混凝土设计要求

根据梨园水电站相关合同文件、设计图纸等要求，水电站混凝土总设计方量约为146.7万m3；其中抗冲耐磨混凝土设计方量约为36.7万m3，约占混凝土总设计方量的25%。抗冲耐磨混凝土主要应用在面板、溢洪道及泄洪冲沙洞等部位(见表1)。抗冲耐磨混凝土所占比重大，且主要应用于挡水和泄水等枢纽关键部位，因此，通过对抗冲耐磨混凝土配合比和施工方案的研究，找到最佳配合比，做出最优施工方案，对水电站总体质量、安全和投资等具有至关重要的决定性影响。

表1　抗冲耐磨混凝土设计强度

3抗冲耐磨混凝土配合比参数设计

3.1主要原材料

a.砂石骨料。配合比所用砂石骨料为水电站砂石加工系统生产的统供砂石骨料。砂石骨料原石为石灰岩，φ50mm×100mm试件单轴抗压强度平均值为86.9MPa。通过对砂的石粉含量、小于0.08mm粒径含量、表观密度、颗粒级配曲线、碎石的饱和面干表观密度、超逊径、针片状含量、压碎指标、吸水率等各项指标的试验检测，所用砂、碎石均满足设计和《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144—2001)要求。

b.水泥。配合比所用水泥为水电站统供中热硅酸盐P.MH42.5水泥，通过对水泥抗压强度、抗折强度、安定性等各项指标的试验检测，所用水泥满足设计和《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥》(GB 200—2003)要求，见表2。

表2　P.MH42.5水泥试验检测结果

c.粉煤灰。配合比所用粉煤灰为水电站统供F类Ⅰ级粉煤灰，通过对粉煤灰细度、需水量比、含水率、烧矢量、三氧化硫、密度等各项指标的试验检测，所用粉煤灰满足设计和《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》(DL/T 5055—2007)要求。

d.微纤维。为显著增强混凝土强度、降低收缩、优化施工和易性，配合比中使用了微纤维。配合比所用微纤维为水电站统供聚乙烯醇纤维(PVAF)，通过对微纤维长度、当量直径、断裂强度、初始模量、断裂伸长率、极限拉力保持率等各项指标的试验检测，所用微纤维满足设计和《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》(GB/T 21120—2007)要求。

e.外加剂。配合比所用外加剂为水电站统供PCA型聚羧酸缓凝高效减水剂、JM—Ⅱ型缓凝高效减水剂ZB—1A型缓凝高效减水剂和ZB—1G型引气剂、GYQ型引气剂，通过对外加剂减水率、含气量、泌水率比、凝结时间差、抗压强度比等各项指标的试验检测，所用外加剂满足设计和《水工混凝土外加剂技术规程》(DL/T 5100—1999)要求。

f.水。配合比所用水为水电站统供水，通过试验检测，所用水满足设计和相关要求。

3.2选用施工配合比参数

梨园水电站枢纽挡水和泄水建筑物，针对流速高、含沙量大等不利水文条件，在过流面使用抗冲耐磨混凝土是技术可行、质量保证、节省投资的最好选择。依据fcu,0=fcu,k+tσ、fcu,0/Afce=(c+p)/(w-B),参考其他同类型工程成熟经验，经过多次配比试验、计算、分析、试浇筑等，最终做出了满足设计、规范和现场施工条件的最优施工配合比，见表3。

表3　部分抗冲耐磨混凝土配合比参数

3.3投料拌和工艺试验

水电站混凝土由混凝土拌和系统统一供应，混凝土拌和系统分为4×3m3自落式搅拌楼和3×1.5m3自落式搅拌楼。为保证混凝土拌和质量，将投料顺序和搅拌时间两因素作为重要影响因子，专门进行了投料拌和工艺试验。以C40W10F100二级配坍落度90～110mm配合比为例，经对出搅拌机口混凝土的强度、坍落度、均匀性、容重变化、混凝土在搅拌机内黏罐情况等方面工艺试验数据的综合分析，最终确定最佳投料顺序为：中石+纤维+小石→水泥+粉煤灰→水+外加剂→砂(搅拌180s)。

4抗冲耐磨混凝土施工质量管控

抗冲耐磨混凝土的生产、运输、入仓、浇筑、养护等各工序环节都会影响混凝土最终质量，因此必须注重混凝土施工全过程的监督、管控，严格按质量控制程序开展工序工作，使抗冲耐磨混凝土质量得到有效控制，确保施工质量优良。

4.1混凝土生产质量管控

混凝土拌和系统对砂石骨料、水泥、粉煤灰、外加剂、微纤维等原材料严格按照规范要求频次进行试验检测，严禁不合格原材料用于混凝土生产。严格按照工艺试验确定的投料顺序和拌和时间进行生产。对出搅拌机口混凝土的坍落度、含气量、温度、和易性、强度等严格按照规范要求频次进行抽检，确保生产的混凝土满足设计和《水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》(DL/T 5207—2005)要求。

4.2混凝土运输质量管控

混凝土运输设备和运输能力必须满足混凝土生产、入仓浇筑强度等需求。运输过程中必须做好遮阳挡雨和保温措施，尽可能缩短运输时间。运输车辆显著位置必须标清所运混凝土的强度等级、级配、坍落度、抗冻抗渗等设计参数。运输过程中采取有效措施防止发生离析、沁水、回温、坍落度损失等情况，切实保障混凝土运输质量满足设计和规范要求。

4.3混凝土入仓浇筑质量管控

入仓浇筑是影响混凝土质量的关键因素。

a.混凝土入仓根据施工现场实际情况采用自卸、泵送、溜槽等方式，按照先低后高顺序进行，仓面尽可能整体均匀上升。保证卸料高度小于2.5m，防止骨料分离。对混凝土铺料方式，根据仓面面积、入仓方式、浇筑强度、施工现场实际情况等选择平铺法或台阶法。对混凝土平仓方式，根据仓面实际情况选择人工平仓、振捣臂平仓或平仓机平仓。

b.混凝土满足振捣条件时，必须立即振捣密实。振捣过程中要求将振捣棒垂直插入混凝土中，快插慢拔、先振低处再振高处，按顺序依次进行，要求在预埋件周围、模板边、钢筋密集处、斜坡等工况复杂部位加强振捣，严防漏振。振捣时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡并开始泛浆时为准，一般为20～30s，严格掌控振捣时间，避免欠振和过振。

c.振捣完成后，严格按照设计和规范要求进行原浆收面。

4.4混凝土温控质量管控

温度控制是影响混凝土质量的重要因素。

a.抗冲耐磨混凝土均为预冷混凝土，按照设计技术要求，出搅拌机口混凝土温度不高于14℃，混凝土入仓温度不高于19℃，浇筑仓内铺设冷却水管，浇筑完成后通水冷却。

b.养护工作要求在混凝土收面后及时开展，早期养护使用遮盖或喷雾方式，防止因失水产生塑性裂缝，1～2d后改用草袋覆盖并洒水养护。对于立面混凝土，要求采用挂塑料管养护方法，采用直径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；养护期不少于28d。水电站面板混凝土面积约87590m2，在表面铺设土工布，钢筋固定，通水进行流水养护，取得了显著效果。

5抗冲耐磨混凝土质量评价

抗冲耐磨混凝土生产和施工过程中，混凝土生产单位、施工单位、监理单位和第三方试验检测中心均按照相关要求分别对混凝土进行了相应的试验检测。检测结果表明：抗冲耐磨混凝土施工和易性、抗压强度、劈裂拉伸、极限拉伸、弹性模量、抗冻抗渗、抗冲磨、保证率等性能指标均满足设计和规范要求，详见表4。