抗冻混凝土联锁块在大屯水库中的应用

2018-06-14吴延锐

山东水利 2018年4期

常青，吴延锐，王珩

（1.南水北调东线山东干线有限责任公司，山东济南 250014；2.山东农业大学，山东泰安 271000；3.南京水利科学研究院，江苏南京 210024）

1 工程概况

1.1 大屯水库概况

大屯水库是南水北调东线一期工程输水干线工程重要调蓄水库，水库设计最高蓄水位为29.80 m，死水位为21.0 m，最大坝高为14.15 m，坝顶高程32.3～32.65 m，坝轴线总长8 914 m，坝顶宽度7.5 m，最大库容5 209万m3，总占地面积648.86 hm2，年供水量12 502万m3。坝坡铺设型式由上到下为：预制混凝土联锁块、20～40 mm的15 cm厚碎石、5～20 mm的15 cm厚碎石、复合土工膜、10 cm厚砂。

1.2 联锁块型式

联锁块型式如图1所示，厚度210 mm。其特点是：开孔可排水防止扬压力，减小波浪爬高，在三个方向均实现联锁，整体性好，可适应不均匀沉降。该预制块采用干硬性混凝土振动挤压成型工艺制作，无需占用模具，综合成本低，生产速度快。

图1 混凝土联锁块型式

1.3 联锁块抗冻指标

由于该地区处于淮河以北，冬季最冷月平均气温低于－3℃，属寒冷地区，因此，该混凝土的设计指标为C25F150，对干硬性混凝土来说，其抗冻性能要求较高。

对于本文混凝土联锁块，参考《水工混凝土试验规程》（SL 352－2006）中的方法进行测试，即成型标准试件，进行快冻法试验，测量质量损失率和相对动弹性模量，若经历一定冻融循环次数后，质量损失率低于5%，相对动弹性模量大于60%，则表明混凝土具有相应的抗冻等级。

2 原材料及混凝土配合比

2.1 原材料的选择

综合考虑当地原材料、预制块生产条件以及混凝土抗冻性的要求，选择以下原材料：1）选用山水牌P·O42.5水泥，不采用复合水泥；2）不使用粉煤灰等掺合料；3）细骨料采用当地人工砂，人工砂石粉含量在12%～22%内，适合制作干硬性混凝土；4）考虑到预制块最小尺寸为40 mm，要保证骨料最大粒径不大于该尺寸的1/3，粗骨料采用5～10 mm的机制灰岩碎石；5）外加剂为当地厂家的萘系减水剂和引气剂。

2.2 混凝土配合比参数

按《水工混凝土试验规程》（SL 352-2006）中附录A水工混凝土配合比设计方法，该混凝土28 d配制强度为31.6 MPa，为达到抗冻性，控制含气量3%～5%，工作度采用碾压混凝土的工作度指标 VC 值（s），即以加压（4.9 kPa）振动（频率50 Hz，振幅0.5 mm）方式下，表面布满浆体的时间来计量。选择3个水胶比，针对当地灰岩砂石骨料进行混凝土配合比试验，最终混凝土配合比见表1，砂率为50%左右。

表1 联锁块混凝土试验配合比

混凝土联锁块采用的工艺是机器自动布料，随后振动挤压成型，设计指标对密实度要求较高，混凝土拌和物的工作性要求为：1）具有一定的湿度，容易振动挤压出浆；2）具有一定的干度，容易下料，因此混凝土配合比参数的确定经过了多次试验。其中，VC值是混凝土和易性的重要指标，考虑到混凝土的易密实性和易下料性，且在机械生产时形状的保持能力，经过多次试验，确定该干硬性混凝土合理的VC值为15 s左右。水胶比在0.28～0.38之间，以保证混凝土中有足够的水泥浆，且浆体不易与骨料离析。用水量控制在112 kg/m3左右。在具体的生产过程中，以上参数还应根据设备的工艺特性进行适当调整。