五道库水电站C20F300W6变态混凝土配合比设计及其性能测试

马耀辉，熊复慧，李向东

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

五道库水电站C20F300W6变态混凝土配合比设计及其性能测试

马耀辉，熊复慧，李向东

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

本文主要针对五道库水电站碾压混凝土坝上应用的变态混凝土展开研究，包括设计C20F300W6的变态混凝土配合比，探讨变态混凝土的加浆工艺，测试变态混凝土的力学性能与耐久性能等方面。通过试验得出在C20F300W6的碾压混凝土配合比基础上加入5.15%的浆液得到C20F300W6的变态混凝土配合比；变态混凝土采用沟槽二次铺浆、铺浆厚度为30 cm的加浆工艺；变态混凝土的力学性能与其本体的碾压混凝土力学性能相近，90 d的各力学性能指标二者相差均低于10%且能够达到F300冻融循环指标。

变态混凝土；浆液；加浆工艺

五道库水电站工程的主要任务以发电、供水为主，兼顾森林防火、旅游和养殖等综合利用效益。五道库水电站工程主要由重力坝、溢流坝、坝后式水电站组成。重力坝采用碾压混凝土重力坝，溢洪道布置在主河床，采用碾压混凝土溢流坝，两侧与重力坝段相接。本文主要介绍五道库水电站C25F300W6变态混凝土的配合比设计过程，及其热力学性能、物理力学性能、耐久性能。

变态混凝土施工是指在大坝上、下游坝面靠近模板位置、廊道周边以及振动碾碾压不到的地方用碾压混凝土铺摊后，额外注入一定数量的水泥粉煤灰浆(一般为变态混凝土总体积量的4%～7%)，用插入式振捣棒进行振实，采用这种方法可将碾压混凝土改性，形成平整光滑的外表面和良好的内部结合面，简化施工[1]。采用变态混凝土可以有效地提高碾压混凝土的施工速度，减少异种混凝土之间的薄弱结合部位，使碾压混凝土筑坝技术具有更强的生命力[2-3]。

1 配合比设计

1.1 原材料

水泥：浩良河水泥P.O42.5普通硅酸盐水泥；

粉煤灰：佳木斯热电厂Ⅰ级粉煤灰；

骨料：伊春市美溪区兴达采石场人工砂及人工碎石；

外加剂：黑龙江省翔波公司研发的SB-M-Ⅳ型引气减水剂。

1.2 浆液配合比参数选定

变态混凝土的浆液按照相应碾压混凝土相同比例进行配置水泥粉煤灰浆。表1为五道库水电站C20F300W6二级配碾压混凝土配合比。

表1 C20F300W6二级配碾压混凝土配合比

该比例的碾压混凝土的理论容重为2544 kg/m3，变态混凝土浆液各种原材料比例与之相同，即水泥、粉煤灰、水、外加剂的比例为1∶0.818∶0.766∶0.0146，测得该比例的浆液容重为1820 kg/m3。

1.3 加浆量控制

因为变态混凝土的水泥用量比与其相邻的碾压混凝土的水泥用量大，所以要严格控制变态混凝土的加浆量，以防止两种混凝土中不同的水泥水化热产生的应力差引起坝体裂缝。试验过程：在90 L的碾压混凝土中逐渐加入水泥粉煤灰浆液，直至坍落度达到振捣施工要求的坍落度30 mm。试验得到的一系列变态混凝土工作状态如表2所示。

根据变态混凝土工作状态，选用加浆量为5.15%的配合比为五道库水电站C20F300W6变态混凝土的配合比。

1.4 配合比确定

加浆量为5.15%的变态混凝土的配合比如表3所示。

表2 变态混凝土施工状态

表3 C20F300W6二级配碾压混凝土配合比

2 加浆工艺

加浆工艺对变态混凝土的施工速度和质量会产生较大的影响，合理的加浆工艺能够使变态混凝土在施工过程中容易振捣且浆液均匀，保证混凝土的施工质量。变态混凝土的加浆工艺主要包括铺浆方案和铺浆厚度两方面。

2.1 铺浆方案

铺浆方案主要包括底层铺浆、顶层铺浆、沟槽二次铺浆三种方案。测定三种方案的拌合效果，试验模型尺寸80 cm×80 cm×40 cm，铺浆厚度为35 cm，铺浆效果如表4所示。

经比较，第3种铺浆方案沟槽二次铺浆，变态混凝土浆液均匀，易施工。

表4 铺浆方案测试结果

2.2 铺浆厚度

合理的铺料厚度能够使变态混凝土在最短的振捣时间内到达最好的振捣效果，本节试验就铺料厚度为40 cm、35 cm、30 cm、25 cm，振捣时间为40 s，观察其振捣效果，试验结果如表5所示。

表5 铺浆厚度测试结果

通过铺浆试验测试结果,五道库水电站铺浆厚度选定为30 cm。沟槽铺浆的施工方法：碾压混凝土的分层摊铺厚度为30 cm；在摊铺完毕的碾压混凝土面上挖一个深25 cm、宽25 cm左右的沟槽(可根据现场变态混凝土宽度验证调整)；将配制好的灰浆按一定量均匀地铺洒在沟槽中；然后回填10 cm厚的碾压混凝土；接着再按照一定量均匀地铺洒灰浆；待浆液浸透后，开始振捣混凝土至密实。

3 变态混凝土相关性能测试

3.1 物理力学性能指标

图1 碾压混凝土与变态混凝土的抗压强度

本节试验主要测定变态混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量等物理力学性能指标与与其相对应的碾压混凝土的力学性能指标相比较。五道库水电站C25F300W6变态混凝土与碾压混凝土力学性能试验结果如图1～图3所示。变态混凝土的力学性能指标与其本体的碾压混凝土的力学性能指标相近。变态混凝土90 d的抗压强度、抗拉强度、弹性模量均低于碾压混凝土，但均在10%以内的范围里。综上分析，本文中的C20F300W6变态混凝土与同标号碾压混凝土力学性能指标相近，可以很好地结合，且部位衔接处不易发生开裂等现象。

图2 碾压混凝土与变态混凝土的抗拉强度

图3 碾压混凝土与变态混凝土的弹性模量

3.2 抗冻性能

C20F300W6变态混凝土与碾压混凝土的抗冻性能如图4～图5所示。

图4 碾压混凝土与变态混凝土在冻融试验下的质量损失

图5 碾压混凝土与变态混凝土在冻融试验下的相对弹性模量

如图4、5所示,变态混凝土与碾压混凝土均能达到F300的抗冻性要求，在300次的冻融循环条件下，变态混凝土的质量损失为2.76%，相对弹性模量为75.4%

4 结 论

(1)五道库水电站C20F300W6的变态混凝土配合比是在C20F300W6的碾压混凝土配合比基础上加入5.15%的浆液得到的。

(2)五道库水电站C20F300W6变态混凝土采用沟槽二次铺浆、铺浆厚度为30 cm的铺浆工艺。

(3)五道库水电站C20F300W6变态混凝土的力学性能与其本体的碾压混凝土力学性能相近，其中90 d的各力学性能指标二者相差均低于10%，且能够达到F300冻融循环指标，在300次的冻融循环条件下，质量损失为2.76%，相对弹性模量为75.4%。

[1] 秦国逊，康进辉，唐安生. RCC大坝变态混凝土试验研究[J].人民长江，2008(9):92-94.

[2] 刘志阳. 变态混凝土在碾压混凝土大坝中的应用[J].水力发电，2010(2):46-47.

[3] 张彬， 李荣果. 浅谈变态混凝土施工工艺[J].四川水力发电，2013(9):9-11.

Mixture ration design and performance test of metamorphosis concrete C20F300W6 in Wudaoku hydropower project

MA Yaohui,XIONG Fuhui,LI Xiangdong

(HeilongjiangHydraulicResearchInstitute,Harbin150080,China)

This paper focused on metamorphic concrete that was applied to RCC dam in Wudaoku hydropower project. It included the design of metamorphic concrete C20F300W6 mixture ratio, investigation of the technology for grout addition and testing mechanical properties and durability etc. By experiment, it was concluded that the metamorphic concrete C20F300W6 was changed from RCC C20F300W6 by adding 5.15% grout. The mechanics properties of metamorphosis concrete were similar to the performance of their body RCC after applying the techonoly which grout addition was grooving-secondary spread grout and thickness of the layer was 30cm. The respective mechanical properties under 90d was less than 10% in difference between them and reached F300 freeze-thaw cycle indicators.

metamorphic concrete; grout; the technology for grout addition

马耀辉(1979-) ，男，高级工程师，主要从事水利水电工程施工检测与水工材料科研工作。

TU528;TV43

A

2096-0506(2016)12-0011-04