王家院水库胶凝砂砾料防渗体配合比设计

2017-09-03苏明顺

山东水利 2017年8期

关键词：心墙水胶砂砾

苏明顺

（泰安市水利勘测设计研究院，山东泰安 271016）

王家院水库胶凝砂砾料防渗体配合比设计

苏明顺

（泰安市水利勘测设计研究院，山东泰安 271016）

泰安市王家院水库大坝以胶凝砂砾料作为防渗心墙，防渗效果显著。为保证工程质量，基于工程场区原材料情况，通过对筑坝胶凝砂砾料配合比试验，提出了合理的设计配合比。

王家院水库；胶凝砂砾料；配合比设计

泰安市王家院水库工程规模为小（1）型，总库容998.60万m3。库区下伏基岩为奥陶系泥灰岩和寒武系灰岩，覆盖层主要为中砂、粗砂。为充分利用工程场区砂砾料，水库大坝采用胶凝砂砾料心墙砂壳坝，总长4.0 km，坝顶高程92.30 m，最大坝高11.30 m，防渗心墙顶宽1.5 m，心墙边坡1∶0.14，墙底坐落于完整基岩上。为保证坝体防渗性能及结构安全，设计要求胶凝砂砾料心墙28 d期龄强度不低于5.0 MPa，抗渗等级不低于W4。

1 试验目的及方法

为科学选定胶凝砂砾石料的配合比，保证材料的强度、抗渗等级等满足设计要求，进行了胶凝砂砾石料配合比优选试验。工程地质勘探时进行了料场勘探和取样试验。坝址区砂层分布稳定，以中、粗砂为主，含少量砾石，黄褐色，湿～饱和，较纯净，砾石含量约10%，磨圆度较好，含泥量在2.5～3.2%。砾石粒径一般在2～6 cm，分选性较好。

试验首先测定料场砂砾石料物理性质以及天然砂率、天然颗粒级配曲线等指标，按照混合料级配选定用水量，以合理的水胶比选取胶材用量，以满足振动液化充填密实要求。通过体积法计算饱和面干状态下的砂砾石用量，最终确定胶凝砂砾石料材料用量配合比。

2 原材料选定

2.1 水泥

采用山东鲁珠水泥有限公司生产的P·O42.5级水泥，并取样对水泥进行比表面积、凝结时间、安定性、标准稠度用水量、胶砂强度等进行检验，检验结果表明该水泥物理力学检验项目符合《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）标准要求。

2.2 粉煤灰

采用山东石横发电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，并对粉煤灰进行了细度、烧失量、需水量比、含水量等指标的检验，检验结果表明所检指标符合《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-2007）中对Ⅱ级粉煤灰的技术要求。

2.3 砂砾石料

就地取材，选用项目区砂砾石混合料，分别在不同部位取样，检测砂砾石料的含泥量、泥块含量、含水率、砂率、颗粒级配等进行检测分析，并绘制颗粒级配曲线见表1、图1。

表1 砂砾石料检测参数成果表

3 设计配合比及试验

3.1 胶凝砂砾石配制强度的确定

胶凝砂砾石料配合比设计参照《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）中A.6“碾压混凝土配合比设计”的设计方法，进行胶凝砂砾石料配制强度计算。

图1 砂砾石级配曲线

对于防渗心墙胶凝砂砾石料，设计要求28 d期龄设计强度不低于5.0 MPa，抗渗等级W。

3.2 配合比设计及性能检测

3.2.1 配合比设计

1）用水量及水胶比。根据砂砾石料的平均级配，在满足设计要求下，考虑到拌和物的维勃稠度、含气量，满足可碾性及液化泛浆等施工性能前提下，以骨料饱和面干状态为基准，用水量为130 kg/m3。选取0.75、0.90、1.05三个水胶比方案比较选择确定最优水胶比。

2）粉煤灰掺量。由于胶凝砂砾石料的强度一般较低，提高粉煤灰的掺量可有效的改善胶凝砂砾石料工作性能，增加胶凝砂砾石料的浆砂比重，并在很大程度上改善了拌和物的性能，参照《胶结颗粒筑坝技术导则》的成功工程实例，粉煤灰的掺量定为50%。

3）砂率。由砂砾石料颗粒级配可知，不同取样点的砂砾石料的差别较大。为了使得到的配合比达到“以面代点”的要求，此次试验选取现有料场1、2、3、4取样点的混合料进行配合比试验，混合料砂率为53%。

4）配合比设计。胶凝砂砾石料各组分材料采用绝对体积法进行计算。用水量130 kg/m3不变，相对应的三种不同水胶比的胶凝砂砾料配合比设计见表2。

表2 胶凝砂砾石配合比适配成果表

3.2.2 材料性能检测

胶凝砂砾料抗压强度按150 mm立方体极限抗压强度标准值确定，本次试验仅测定了期龄7 d、28 d的材料强度，经测定，三种水胶比材料7 d期龄抗压强度为3.7～5.4 MPa，28 d期龄抗压强度为6.2～7.5 MPa，试验结果见表3。材料渗透性检测采用逐级加压法，测定的材料抗渗等级均满足设计要求。