9光照水電站大壩碾壓砼施工配合比優(yōu)化及應(yīng)用在陳祖榮

1、魏建忠 （中國水利水電第十六工程局有限公司） 光照水電站位于貴州省關(guān)嶺縣和晴隆縣交界的北盤江中游，是北盤江干流的龍頭梯級電站。工程以發(fā)電為主，其次航運，兼顧灌溉，供水及其它等任務(wù)。工程樞紐由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪表孔、放空底孔、右岸引水系統(tǒng)及在面廠房等組成。電站裝機1040mw（4260mw），水庫正常蓄水位745m，死水位691m，總庫容32.45億m3，調(diào)節(jié)庫容20.37億m3，為不完全多年調(diào)節(jié)水庫。工程等級為大（1）型工程，壩頂全長410m，最大壩高200.5m，壩頂寬12m，共分20個壩段，壩體混凝土量280萬m3，其中碾壓混凝土量約240萬m3。 2.1水泥 本工程配合比試驗時推

2、薦使用的水泥為暢達42.5普通硅酸鹽水泥，該水泥化學分析結(jié)果見表2.1.1，物理力學性能檢測結(jié)果見表2.1.2。 表2.1.1 暢達p.o42.5水泥化學分析結(jié)果 樣品批號燒失量(%)so3 (%)cao (%)fe2o3 (%)al2o3 (%)tio2 (%)sio2 (%)fcao(%)mgo (%)堿 含 量(%)水化熱( kj/kg)3d7d28d暢達p.o42.51.752.2254.965.845.990.8923.261.132.600.84175275338表2.1.2 暢達p.o42.5水泥物理力學性能檢測結(jié)果 項目品種細度(%)標稠(%)安定性凝結(jié)時間抗折抗壓初凝終凝3天

3、28天3天28天暢 p.o42.51.026.2合格5:026:184.78.723.151.7 從以上檢測結(jié)果可知,暢達p.o42.5水泥各項指標都能滿足規(guī)范要求，其3天、7天水化熱均低于中熱硅酸鹽水泥的標準，且初凝時間超過3h，利于碾壓混凝土的澆筑，水泥脆性系數(shù)較低為5.9，水泥自身的抗裂性和抗磨性較好。 采用安順級灰和盤縣準級灰進行配合比試驗。兩種灰的檢測結(jié)果見表2.2.1和表2.2.2。表2.2.1粉煤灰物理力學性能檢測結(jié)果項目品種細度(%)需水量比(%)含水率(%)燒失量(%)so3 (%)28d抗壓強度比(%)密度（g/cm3）安順級灰14.888.90.156.800.9067.

4、22.43盤縣準級灰7.796.30.55.85/72.02.37表2.2.2 粉煤灰化學分析結(jié)果 從以上兩種粉煤灰檢測結(jié)果可知兩種灰都能滿足級灰指標，安順灰需水量比較低，對減少混凝土用水量和膠凝材料用量有利。 成份品種so3 (%)fe2o3 (%)tio2 (%)al2o3 (%)cao (%)mgo (%)fcao (%)sio2 (%)燒 失量(%)堿 含 量(%)不溶物(%)安順級灰0.8014.902.3324.082.861.420.0643.477.323.0980.34盤縣準級灰0.428.442.2123.963.911.210.4454.864.511.1584.952.

5、3粗骨料 本工程使用的粗骨料為水電八九聯(lián)營體生產(chǎn)的灰?guī)r碎石三檔料，檢測結(jié)果見表2.3。 表2.3 項目粒徑（mm）表觀密度（kg/m3）堆集密度（kg/m3）緊密密度（kg/m3）飽和面干密度（g/cm3）飽和面干吸水率（%）裹粉量（%）泥塊含量（%）針片狀（%）壓碎指標（%）5202720152016702.710.450.5402.86.320402730146016202.720.220.3302.140802730144015802.720.180.2207.7dl/t5144- 2001 2550/2.5不允許1516 人工砂采用半干法生產(chǎn)，人工砂物理性能檢測結(jié)果見表2.4表2.4

6、項目取樣日期表觀密度(kg/m3)飽和面干密度(g/cm3)飽和面吸水率(%)堆積密度(kg/m3)細度模數(shù)(%)石粉含量(%)設(shè)計院檢測27102.671.5216002.7914.18（0.15mm）2006.02.1126902.651.5815702.9411.82006.04.1226902.651.5815702.8811.12006.03月/3.07（平均）9.1（平均）2.5 外加劑 本工程碾壓混凝土使用南京瑞迪高新技術(shù)公司生產(chǎn)的hlc-naf緩凝高效減水劑、山西黃河新型化公有限公司的hjunf-2c緩凝高效減水劑及hjae-a引氣劑。貴陽院前期試驗時，減水劑進行了系統(tǒng)試驗，使

7、用的引氣劑為上海麥斯特的air202。減水劑和引氣劑物理力學性能檢測結(jié)果見表2.5。表2.5 減水劑和引氣劑性能檢測結(jié)果注：hlc- naf (1)、 hjunf-2c 和 air- 202 為設(shè)計院配合比設(shè)計時檢測結(jié)果。試驗項目hlc- naf (1)hjunf-2c (1)hlc- naf (2)hjunf- 2c (2)air- 202hjae-a國家標準（gb8076-1997）一等品(緩凝高效減水劑)一等品 (引氣劑)減水率(%)18.318.020.021.27.28.1126泌水率比(%)55.257.266.725.354.030.710070含氣量(%)2.31.94.53.

8、24.56.04.53.55.5凝結(jié)時間(min)初凝+387+392+566+966+88-4+9090120 終凝+440+451+650+1043+62-37+9090120抗壓強比(%)3d1351361301359590125957d13113913614596891259528d125140130140928712090收縮率比(%) 28d120124135 光照水電站大壩是一座高200.5m世界級碾壓混凝土大壩，大壩的質(zhì)量能否滿足首先取決用于碾壓混凝土的質(zhì)量。在碾壓混凝土性能滿足各項指標條件下，盡可能降低混凝土單位體積用水量，減少水泥用量，降低混凝土絕熱溫升，提高混凝土防裂性能

9、。根據(jù)試驗結(jié)果，每立方混凝土減少10kg水泥用量，混凝土絕熱溫升可降低1.2左右。同時降低vc值，采用合適的漿砂比，使混凝土有較好的可碾性及層間結(jié)合能力。 光照水電站設(shè)計院推薦及第二次工藝試驗使用的碾壓混凝土配合比見表3.1。3.1 3表表3.13.1光照水電站設(shè)計和工藝試驗采用的碾壓混凝土配合比光照水電站設(shè)計和工藝試驗采用的碾壓混凝土配合比序號設(shè)計強度等級級配水膠比灰摻量(%)粉煤灰代砂(%)砂率(%)單位體積材料用量(kg/m3)外加劑vc 值 (s)理論容重kg/m3備注水泥粉煤灰灰替砂砂520 mm2040 mm4080mm水減水劑(%)引氣劑 1c9025w12f150二0.4545

10、安順灰38105.18681760974486jg-3 0.7air202 25/萬3.92447設(shè)計推薦配合比2c9025w8f100三0.4550安順灰3284.584.570345553053076jg-3 0.7air202 20/萬3.724633c9020w6f100二0.4855安順灰3880.698.681961174686jg-3 0.7air202 20/萬4.224414c9020w10f100三0.4855安順灰3271.287.170545653253276jg-3 0.7air202 20/萬3.824595c9015w6f50三0.50 60安順灰3360.891

11、.273845352952976jg-3 0.7air202 15/萬3.924776c9025w12f150二0.45 50盤縣灰 4%3410710632.477759472696hlc-naf/ hjunf-2c 0.8hjae-a 8/萬352438第二次工藝試驗配合比7c9025w8f100三0.4555盤縣灰 5%38901103770042957242990hlc-naf/ hjunf-2c 0.8hjae-a 8/萬3524573.2.1 提出水泥熟料礦物成份及早期水化熱指標 眾所周知，水泥中c3a在四種水泥主要礦物成份中水化速度最快，c3a 含量高，不僅水泥早期水化熱高，且水

12、泥收縮大，脆性指數(shù)也較高；c3s含量高，水化熱也較高；而c2s和c4af水化速度較慢，水化熱也較低。因此必須限制c3a和c3s的含量。對用于光照大壩的使用的暢達水泥，提出如下指標： 水泥熟料中 c3s60%，c3a6%，c4af14%； 水泥:3d水化熱 251kj/kg，7d水化熱293kj/kg。3.2碾壓混凝土配合比設(shè)計優(yōu)化3.2.2 采用低需水量比的粉煤灰,降低膠凝材料用量 前期混凝土試驗主要采用安順灰和盤縣灰。安順灰在安順電廠使用風送系統(tǒng)后，粉煤灰需水量比降至約90%。相對于盤縣灰，當安順灰的摻量為50%、水膠比為0.45時，碾壓混凝土用水量減少了13kg/m3，混凝土中水泥用量減少

13、14.4kg/m3。根據(jù)有關(guān)資料表明，每減少10kg水泥用量，混凝土絕熱溫升降低約1.2，則減少14.4kg/m3水泥可降低絕熱溫升約1.73。3.2.3使用緩凝高效減水劑和高性能引氣劑 a. 采用緩凝高效減水劑能顯著減少混凝土單位用水量，提高混凝土的可塑性，延長混凝土的凝結(jié)時間，推遲混凝土水泥水化熱峰，滿足高溫季節(jié)混凝土施工的需要，加快施工進度；同時可提高混凝土容重、耐久性、抗裂性。 b. 提高緩凝高效減水劑的質(zhì)量，合理調(diào)整緩凝減水劑摻量 在碾壓混凝土性能滿足要求的條件下，增加緩凝高效減水劑的摻量雖可降低碾壓混凝土的膠凝材料用量，但減水率過高，混凝土膠凝材料用量較低，漿砂比較小，影響了混凝土

14、可碾性。根據(jù)專家意見，對于c9025碾壓混凝土，膠凝材料宜控制在180kg/m3左右。將減水劑摻量調(diào)整至0.5%，既可滿足碾壓混凝土凝結(jié)時間及vc值的要求，又能滿足混凝土性能，同時又降低了成本。c. 使用高性能引氣劑 使用高性能引氣劑，在相同混凝土含氣量下，能有效降低引氣劑的摻量。在使用山西黃河hjae-a引氣劑后，引氣劑摻量降至膠凝材料用量的3/萬。3.2.4 采用粉煤灰代替部分砂提高漿砂比 光照電站人工砂石粉含量較低，石粉含量在10%13%之間。根據(jù)專家意見，人工砂中石粉含量應(yīng)達到16%20%、砂中0.08mm細粉含量大于8%比較合適。為提高碾壓混凝土漿砂體積比【漿砂體積比=（水泥+水+灰

15、+0.08mm細粉+混凝土含氣量）的體積（砂漿+混凝土含氣量）的體積】，使混凝土碾壓后泛漿充分，提高碾壓混凝土層間結(jié)合及密實性，采用2%粉煤灰代替（后因人工砂石粉含量降低提高至3%）人工砂，提高人工砂中細顆粒含量。根據(jù)計算（見表3.2.4），摻入3%粉煤灰替代人工砂后，漿砂體積比提高了0.02。從現(xiàn)場碾壓效果看，采用粉煤灰替砂后，混凝土泛漿充分、密實性好。表3.2.4混凝土設(shè)計等級級配漿砂比灰替石粉0%灰替砂2%灰替砂3%含氣量按2%計算含氣量按3%計算含氣量按2%計算含氣量按3%計算含氣量按2%計算含氣量按3%計算c9025w12f150二0.410.420.420.430.430.44c9

16、025w8f100三0.410.420.420.430.420.44c9020w8f100二0.390.410.410.42c9020w6f100三0.390.400.410.42c9015w6f50三0.380.400.400.413.2.5提高水膠比，降低膠凝材料用量 根據(jù)設(shè)計院試驗研究成果、結(jié)合第一二次工藝試驗結(jié)果、專家的咨詢意見以及室內(nèi)混凝土試驗結(jié)果，c9020和c9015混凝土超強較多，在混凝土的性能滿足設(shè)計要求下，適當提高水膠比，降低了膠凝材料用量。 表3.2.6光照水電站優(yōu)化后的大壩碾壓混凝土配合比光照水電站優(yōu)化后的大壩碾壓混凝土配合比序號設(shè)計強度等級級配水膠比灰摻量(%)粉煤灰

17、代砂(%)砂率(%)單位體積材料用量(kg/m3)外加劑vc 值 (s)理論容重kg/m3備注水泥粉煤灰灰替砂砂520 mm2040 mm4080mm水hlc-naf/ hjunf-2c (%) hjae-a 1c9025w12 f150二0.4550238929215799545818830.53/萬3524442006年4月12日之前使用2c9025w8 f100三0.4550235838314732448599449750.53/萬3524833c9025w12 f150二0.4550338929222791545818830.76/萬3524432006年4月13日后使用4c9025w8 f100三0.4550335838321729448599449750.74/萬3524875c9020w6 f100三0.50 55335688221755447596445750.73/萬3524896c9020w10 f100二0.50 55339759123822546820830.73/萬3524607