纳子峡面板堆石坝挤压边墙混凝土配合比设计

赵海峰，周 燕，卜崇财

(中国水利水电第四工程局有限公司，青海 西宁 810007)

1 工程概况

纳子峡水电站地处青海省东北部门源县的燕麦图呼乡和祁连县皇城乡交界处，为大通河上游末段(上游：河源～尕大滩，中游：尕大滩～连城，下游：连城～大通河口)，地理位置东经98°30′～103°25′，北纬36°30′～38°25′。电站装机容量87.0 MW，水库正常蓄水位3 201.5 m，相应库容7.15亿 m3。本工程以发电为主，工程规模属二等大(Ⅱ)型，主要建筑物溢洪道、放空泄洪排砂洞、引水隧洞、高压管道、厂房等为2级，次要建筑物为3级。由于混凝土面板堆石坝坝高大于100 m(为121.5 m)，因此将大坝级别由2级提高为1级。

2 挤压式混凝土设计指标和试验内容

根据《大通河纳子峡水电站面板堆石坝工程挤压边墙混凝土配合比试验委托书》，混凝土设计龄期均为28天。混凝土挤压边墙相关设计要求见表1。

表1 纳子峡水电站挤压边墙混凝土相关设计指标

3 混凝土配合比试验概况

大通河纳子峡水电站面板堆石坝工程挤压边墙混凝土配合比试验，已完成混凝土配合比试验工作，并成型试验各类混凝土试件。到目前为止，混凝土各项性能试验已经完成，因此通过对试验成果整理、汇总、分析的基础上，形成本试验结果报告。

4 原材料检测

4.1 水泥

水泥是混凝土的一种胶凝材料，是对于混凝土强度指标及其他项目性能指标的主要因素。根据试验任务要求，大通河纳子峡水电站面板堆石坝工程项目中的挤压边墙混凝土配合比使用青海“昆仑山”P.C32.5级复合硅酸盐水泥。

水泥相关检测结果见表2。试验结果表明，所使用的昆仑山P.C32.5级复合硅酸盐水泥能够满足规范要求。

表2 水泥相关性能试验结果

4.2 骨料

本配合比试验粗细骨料均为纳子峡砂石场生产的天然骨料。试验室对粗细骨料分别进行了试验检测。骨料试验按照《水工混凝土砂石骨料试验规程》(DL/T5151-2001)进行。

4.2.1 细骨料

细骨料参照《水工混凝土砂石骨料试验规程》(DL/T5151-2001)要求检测，其中筛分试验结果见表3，品质指标试验检测结果见表4。

表3 砂料颗粒级配试验结果

表4 砂料品质指标及物理性能检测结果

通过试验结果进行分析，砂子的细度模数适中，为中砂范围，但砂照片中的含泥量为2.4%略显偏高，在施工过程中应严格控制，加强检测；从砂料的品质指标以及相关物理性能试验检测结果分析，其性能指标能够满足《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001相关要求。

4.2.2 粗骨料

从工地现场拉运来的粗骨料为小石(5～20 mm)，试验参照《水工混凝土砂石骨料试验规程》(DL/T5151-2001)相关要求进行试验，试验结果参见表5。从粗骨料检测结果得出，其各项指标能够满足《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001相关要求，最优砂率的选择试验见表6，从试验结果看，砂：小石=40:60时孔隙率最小，故砂率选择40%。

表5 粗骨料品质指标及物理性能检测结果

表6 最优砂率的选择

4.3 外加剂

混凝土配合比外加剂采用KD-4液体速凝剂，速凝性能检测结果见表7。

表7 速凝剂性能检测结果

5 混凝土配合比设计

(1)通过设计试验发现挤压机对混凝土配合影响较大，从行进速度来看干性混凝土挤压行进速度慢，反之湿的则行进速度快，因此选定试验配合比按照一级配和干硬性混凝土设计，坍落度设置为0，水泥用量71～86 kg/m3，用水量约101 kg/m3，水灰比1.31～1.45，及适量的速凝剂。28天混凝土抗压强度为3.0～5.0 MPa，渗透系数为10-2～10-3cm/s范围，确定为低弹模。

(2)室内砂率确定为40%，采用DL/T 5355-2006中轻型击实方法寻找不同水泥掺量下的最优含水率和最大干密度，并绘制了不同水泥掺量下的最优含水率和最大干密度变化曲线。具体详见表8和图1～图5。

图1 水泥掺入量2.5% 图2 水泥掺入量3.0%

图3 水泥掺入量3.5% 图4 水泥掺入量4.0%

图5 水泥掺入量4.5%

表8 不同水泥掺量最优含水率及最大干密度试验

6 抗压强度及其他性能试验

对试验结果中最大干密度和最优含水率相对应的配合比中加入了4.0%的KD-4速凝剂，并进行了28d抗压强度、渗透试验及弹性模量的成型。挤压混凝土强度及其他性能试验见表9。

表9 挤压混凝土强度及其他性能试验

7 推荐施工基本配合比

从试验结果可以看出，当水泥掺量为3.5%时，混凝土各项指标均满足技术要求，现推荐现场施工基本配合比见表10。

表10 挤压边墙混凝土现场施工基本配合比

8 现场应用效果

纳子峡水电站面板在2014年5月初开始进行面板施工，8月下旬结束，历时3个月结束，从高寒、高海拔地区面板分时段采用不同的材料进行保温、养护对面板综合防裂具有很明显的作用。

由于纳子峡面板施工时段为雨季，雨天较多，且昼夜温差较大，从而使得面板混凝土水灰比发生变化，导致面板干缩裂缝和温度裂缝发生的几率增大，因此，在今后的施工中必须加强骨料、入仓、浇筑时的防雨措施，确保混凝土的浇筑质量。

对于越冬期的面板保温需要进一步的探索和研究，纳子峡面板在次年的3月份下闸蓄水，导致面板越冬保温，越冬期间面板采用5cm保温被和塑料薄膜进行保温，但经一个冬期后面板裂缝发展还在继续，越冬前的一些微细裂缝及处理过的裂缝均有进一步的发展，这说明由于内外温差较大，保温措施难以抑制裂缝的发展，因此，若条件容许建议采取面板施工和下闸连续进行，以此，来保证面板的质量[1]。

纳子峡面板混凝土防裂材料采用纤维素纤维，从现场经验判定，此材料对面板早起的温度裂缝具有一定的抑制作用，中期、后期的作用还有待于研究和总结。

纳子峡面板属于长面板，一次性施工完成，建议对此类环境下的长面板的施工进行分期施工，以此来减少裂缝发生的几率。

9 结语

本配合应用于纳子峡面板堆石坝挤压边墙混凝土施工过程中混凝土弹性模量和渗透系数，均满足设计指标要求，纳子峡水电站施工中按照最终挤压边墙混凝土配合比在现场施工运用效果良好。