水利工程高压输电线路杆塔基础大体积混凝土制备关键技术研究

黄广龙

(水利部新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

近年来，工程项目中混凝土各项指标要求不断提升，复杂的钢筋结构需要混凝土有更好和易性及自密实性。当水利工程项目存在大体积混凝土时，使用低强高性能混凝土能更有效减少因混凝土水化温升而产生的内部缺陷，保证混凝土具有更高的工作性能的同时，使混凝土后期强度更高、抗渗透性能更强。

1 工程概况

阿尔塔什水利枢纽工程坝址位于新疆喀什地区莎车县霍什拉甫乡和克孜勒苏克尔克孜自治州阿克陶县的库斯拉甫乡交界处阿尔塔什村叶尔羌河段，距莎车县约120 km。阿尔塔什水利枢纽工程是国务院推进的172项重大节水供水工程之一，是国家“十三五”期间100个重大项目之一，也是新疆在建的最大水利枢纽工程，工程惠及新疆南部的克州、喀什地区及和田地区。工程主要任务是在保证塔里木河生态供水条件下，发挥防洪、灌溉、发电等综合功能。该项目为大(Ⅰ)型I等工程，规划水库正常蓄水位1 820 m，最大坝高164.8 m。总库容22.49×108m3，控制灌溉面积42.059×104hm2。电站总装机容量755 MW，设计年发电量22.6×108kW·h。阿尔塔什水利枢纽工程中，高压输电线路杆塔基础为大体积混凝土，为了保证混凝土浇筑质量，开展杆塔基础大体积混凝土制备关键技术研究。

2 试验原材料

试验使用的水泥为P·O42.5级水泥，各项物理性能见表1。粉煤灰为F类I级，细度8.8%，烧失量2.1%，需水比89%；矿粉为S95级，比表面积429 m2/kg，28 d活性指数102%；硅灰为加密硅灰，7 d活性指数95%，需水比121%；天然河砂，细度模数2.6，含泥量2.1%；天然碎石，5～25 mm连续级配，压碎指标9%；外加剂为复合型聚羧酸高效外加剂，固含量24%，减水率23%；水为自来水。

表1 水泥的基本性能

3 低强高性能混凝土基础配合比

依据配合比设计规范，粉料选取单方用量420 kg，外加剂用量2.0%，水胶比0.39，具体配合比见表2。

表2 基准配合比

基准试验配合比按表2进行，通过调整混凝土初始和易性，初始坍落度220 mm，扩展度620 mm，无泌水、无泌浆，测试7、28、56和90 d共4个龄期的抗压强度。见表3。

表3 基准配合比各龄期强度

通过20组基准配合比试验，得到各个龄期的平均抗压强度。低强高性能混凝土7、28、56和90 d平均抗压强度分别为32.6、45.1、52.6和56.5 MPa。

4 结果与讨论

4.1 不同因素对水泥净浆流动度的影响

4.1.1 粉煤灰不同取代率对水泥净浆流动度的影响

研究矿物掺合料(粉煤灰)不同取代率对水泥净浆流动度的影响，具体试验结果见图1。

由图1可知，粉煤灰取代率越大，水泥净浆的初始流动度越大。主要原因为粉煤灰的“形态效应”，粉煤灰的玻璃微珠形态，表面光滑，质地密实，显著改善了水泥净浆的黏度，流动度增大；当粉煤灰取代率为25%时，流动度达到最大值280 mm。

图1 不同粉煤灰取代率对水泥净浆流动度的影响

4.1.2 矿粉不同取代率对水泥净浆流动度的影响

研究矿物掺合料(矿粉)不同取代率对水泥净浆流动度的影响，具体试验结果见图2。

图2 不同矿粉取代率对水泥净浆流动度的影响

根据水泥净浆流动度的试验结果，矿粉的取代率越大，水泥净浆的初始流动度有增长的趋势；但矿粉取代率达到25%以后，初始流动度无变化且随着矿粉取代率的增加，初始水泥净浆有泌水的趋势。

4.1.3 硅灰不同取代率对水泥净浆流动度的影响

研究矿物掺合料(硅灰)不同取代率对水泥净浆流动度的影响，具体试验结果见图3。

图3 不同硅灰取代率对水泥净浆流动度的影响

根据水泥净浆流动度的试验结果，硅灰的取代率越大，水泥净浆的初始流动度逐渐变小。主要原因是硅灰的需水比120%，需水量增加，因此硅灰的取代率越大，流动度越小。

4.2 不同因素对低强高性能混凝土工作性能影响

研究不同矿物掺合料对混凝土坍落度、扩展度等工作性能影响，具体试验结果见表4及表5。

表4 不同矿物掺合料试验配合比

表5 混凝土坍落度及流动度试验结果

在基准试验配合比基础上，依据对不同掺合料的水泥净浆流动度及胶砂强度结果分析，粉煤灰取代率选取20%～25%，矿粉取代率选取20%～25%，硅灰取代率选取4%～5%，混凝土初始、1 h、2 h和易性良好。

4.3 不同因素对低强高性能混凝土力学性能影响

研究不同矿物掺合料对低强高性能混凝土力学性能影响，具体试验结果见图4。

由图4可知，混凝土抗压强度7 d至28 d增长率为12.8 MPa，28 d至56 d增长率为7.7 MPa，56 d至90 d增长率为3.6 MPa。由于硅灰和矿粉在混凝土硬化前期强度增加快，因此前期及中期强度贡献大；粉煤灰活性相对矿粉、硅灰的活性低且水化时间属于最后期，因此56 d至90 d增长率较小。

5 结 论

水利工程中使用很多大体积混凝土，其中高压输电线路杆塔基础也为大体积混凝土。为了保证混凝土浇筑质量，开展输电线路杆塔基础大体积混凝土制备关键技术研究。低强高性能混凝土7 d至28 d强度增长过程中，矿物掺合料矿粉、硅灰强度起主要作用；矿物掺合料在合理范围内使用，可有效提升新拌混凝土的和易性，也可改善混凝土抗压强度等性能。