泽城西安水电站面板堆石坝混凝土配合比参数设计

2018-05-28

水利建设与管理 2018年5期

(山西泽城西安水电有限公司，山西太原 030000)

1 基本情况

泽城西安水电站工程位于晋中市左权县境内，枢纽位置距离左权县城约35km，主要建筑物由混凝土面板堆石坝、泄洪洞、溢洪道等组成。根据地质调查结果，工程区内卵石混合土中含少量的中细砂层，含泥量较大，质量差，不能满足工程要求，而粗骨石料的储备较为丰富，有老虎岩和小南山两个砾料厂。

根据设计院提交的初步设计报告及施工图纸，泽城西安水电站水库面板混凝土技术要求为：C25混凝土，抗渗等级W8，抗冻等级F200，骨料级配采用连续级配中的二级配。

2 试验方案的初选及确定

2.1 材料初选

根据工程材料的分布情况及市场调查结果，主要原材料初选结果见表1。

表1 泽城西安水电站混凝土配合比用原材料及外加剂基本情况

为严格保障面板的抗裂性，在原外加剂基础上增加聚丙烯纤维及防裂剂。

2.2 试验方案

泽城西安大坝面板混凝土配合比设计方案如下：确定水胶比与抗压强度曲线、减水剂最佳掺量、引气剂最佳掺量，满足混凝土的各项力学性能和耐久性能(包含混凝土抗冻、抗渗要求)。

配合比试验设计按两个阶段进行规划。第一阶段内容为配合比试配。包括原材料检测、水泥比选试验、混凝土配合比试配拌和试验、混凝土前期力学试验、混凝土试件满28天龄期之后进行的混凝土耐久性试验、混凝土极限拉伸试验、掺用防裂剂配合比试验等项目，基本选定配合比参数。第二阶段内容为混凝土配合比优化试验，主要项目为混凝土强度试验、混凝土极限拉伸试验和混凝土耐久性试验。

全过程共选择配合比系列47组，200次冻融试验32组。

3 面板混凝土配合比试验结果比对及优化确定

a.第一阶段根据拟定的试验方案，选择混凝土配合比的基本参数，在混凝土拌和试验结果基础上，采取调整和修正措施，确定混凝土配合比的各项基本参数。第一阶段共进行29组成型试配，分拌和性能、强度试验和耐久试验三方面进行。成立质量专家研判小组，根据第一阶段混凝土配合比设计的试验结果，进一步缩小选择范围，确定混凝土配合比的水胶比变化范围为0.35～0.41，用水量变化范围在132～139kg/m3之间，粉煤灰惨量在20%为宜。

b.第二阶段分组进行配合比试验。其中M1～M9阶段侧重于确定外加剂惨合量试配。M2-1～M8-1系列以抗压强度试验为主，M2-2～M8-2系列、M2-3～M8-3系列侧重于极限拉伸试验和耐久性试验项目。面板配合比参数设计见表2，强度试验结果见表3。

表2 第二阶段试验的泽城面板配合比参数设计

续表

表3 第二阶段试验的泽城面板配合比强度试验结果

从表4看出，M8-3为掺防裂剂的混凝土配合比组，其28d的抗压强度为37.2MPa，28d的轴向抗拉强度达到3.83MPa，28d极限拉伸值达到117×10-6，28d的抗拉弹性模量为4.41×104MPa，结果较好，优于M2-3组和M8-3组。而M5-3采用的配合比参数为：水胶比0.38，砂率35%，减水剂掺量1.25%，混凝土引气剂掺量为1.1kg/万。

c.结合混凝土配合比拌和物试验结果及强度试验结果，选定推荐的混凝土配合比基本参数。其中水胶比确定为0.38，砂率确定为35%，混凝土减水剂的掺量为1.25%，混凝土引气剂掺量为1.05～1.15kg/万，粉煤灰掺量为15%～20%之间，聚丙烯纤维配比为1.2kg/m3，混凝土防裂剂配比为10%。当混凝土坍落度初值在5～7cm之间时，计算的混凝土单方用水量为133～139kg/m3之间；当混凝土坍落度初值在7～9cm之间时，计算的混凝土单方用水量为135～141kg/m3之间。

d.经进一步试验优化及综合研判，备选推荐混凝土配合比A和混凝土配合比B。其中方案A为满足混凝土坍落度初值为7～9cm时所确定的参数值；方案B为满足混凝土坍落度初值为5～7cm时推荐参数值。

表4 备选混凝土配合比方案A及B参数

4 实际施工效果

根据推荐的混凝土配合比，对工地进行现场测试，主要问题为混凝土拌和物含气量不稳定，通过生产厂家的现场指导，基本解决了这一问题。在其他参数方面，包括混凝土的坍落度、用水量、砂率等基本参数符合工地施工的要求，不做调整。通过现场比试，方案B更满足现场施工要求。同时，为保证混凝土各项性能的提高，在原试配用水量的基础上进行微调，允许时用量适当下浮1～2kg/m3。为确保该方案成型，召集有关专家，召开了“混凝土配合比专家论证会”及“试验结果研判会”，经质量专家研判小组打分确定方案B为最终的实施方案。

工程现已正式试蓄水试运行，在面板混凝土自浇筑工程后及运行过程中，共发现浅层裂缝8条，经系统分析及专家研判系由施工过程的质量控制不严而引起，基本达到了质量控制的目标。