瓦屋山電站抗沖磨混凝土試驗(yàn)研究

王德勇

(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都，610072)

1 工程概況

瓦屋山電站位于四川省眉山市洪雅縣瓦屋山鎮(zhèn)，是周公河干流七級(jí)開發(fā)的第一級(jí)，壩址位于周公河炳靈鄉(xiāng)場(chǎng)口處。設(shè)計(jì)壩型為鋼筋混凝土面板堆石壩，壩頂長(zhǎng)295m，總寬度8.0m，最大壩高138.76m，上游邊坡為1∶1.4，下游邊坡為1∶1.3，設(shè)二級(jí)馬道。水庫(kù)樞紐為二等工程，主要建筑物按二等建筑物設(shè)計(jì)。大壩主要分為墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)和排水帶。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方案

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

瓦屋山電站抗沖磨混凝土設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)討論研究，決定在混凝土中摻加硅粉作為抗沖磨劑，以提高混凝土的抗沖磨性能。根據(jù)《水工建筑物抗沖磨防空蝕混凝土技術(shù)規(guī)范》DL/T5207－2005規(guī)定，硅粉摻量小于10%。科研成果證明，硅粉混凝土抗壓強(qiáng)度隨摻量增加而提高，摻量低于5%時(shí)，增強(qiáng)效果不明顯;太多(超過(guò)20%)則會(huì)造成混凝土干縮或強(qiáng)度下降。另外，試件破壞斷面發(fā)生在骨料與水泥石膠結(jié)面，說(shuō)明光滑、球形的幾何形狀骨料不利于制作高強(qiáng)混凝土，其所占比例應(yīng)加以限制。

本工程根據(jù)大量科研資料和規(guī)范要求，硅粉產(chǎn)量設(shè)為7%。同時(shí)抗沖磨混凝土是泵送混凝土，在混凝土中摻小于25%的粉煤灰便于施工，又有利于混凝土早期溫度控制，以防開裂。鑒于抗沖磨混凝土摻加硅粉易引起混凝土的熱量釋放集中化和內(nèi)外收縮差，導(dǎo)致混凝土開裂，研究決定在混凝土中另外摻加少量的UEA膨脹劑補(bǔ)償部分收縮，達(dá)到防止混凝土開裂的目的。

根據(jù)業(yè)主的要求，一種是在水泥生產(chǎn)過(guò)程中直接加入硅粉(用硅粉作為摻合料生產(chǎn)P.M42.5中熱硅酸鹽水泥)，另一種是在試驗(yàn)過(guò)程中外摻同樣數(shù)量的硅粉。比較兩種摻法的優(yōu)劣，以確定施工工藝。

2.2 原材料試驗(yàn)

2.2.1 水泥

本次試驗(yàn)采用四川省夾江縣規(guī)矩特性水泥有限公司生產(chǎn)的42.5等級(jí)強(qiáng)度中熱硅酸鹽水泥和42.5等級(jí)強(qiáng)度中熱硅酸鹽水泥內(nèi)摻7%的硅粉(以下簡(jiǎn)稱中硅42.5)。其物理、力學(xué)及化學(xué)性能見表1、表2、表3。

表1 水泥物理力學(xué)性能

表2 水泥化學(xué)成分表(%)

表3 水泥水化熱(kJ/kg)

試驗(yàn)結(jié)果表明，中熱水泥和內(nèi)摻7%硅粉的中熱水泥均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，兩種水泥在相同齡期所釋放的水化熱基本一致，中熱硅酸鹽水泥和內(nèi)摻硅粉的硅酸鹽水泥水化熱均能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，可以在工程中使用。

2.2.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

本次試驗(yàn)主要是比較兩種水泥配制混凝土的性能。配合比試驗(yàn)設(shè)計(jì)同時(shí)遵循相關(guān)的試驗(yàn)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行。

表4 瓦屋山電站抗沖磨混凝土配合比及混凝土強(qiáng)度、抗沖磨強(qiáng)度

混凝土在摻入膨脹劑UEA之后其抗沖磨強(qiáng)度大大降低，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻入10%UEA，內(nèi)摻硅粉中熱水泥所配混凝土沖磨強(qiáng)度下降53.7%;外摻硅粉中熱水泥所配混凝土抗沖磨強(qiáng)度下降38.2%。因此，混凝土摻加UEA，一方面較好地控制了混凝土的前期塑性干縮，但另一方面也降低了混凝土的抗沖磨強(qiáng)度。

3 結(jié)論

3.1 在中熱水泥生產(chǎn)過(guò)程中，就摻入7%硅粉配制的水泥用于抗沖磨混凝土，其性能較中熱水泥外摻入7%硅粉配制的抗沖磨混凝土有較大的性能優(yōu)勢(shì)(如用同樣質(zhì)量的水泥可以得到更高的抗壓強(qiáng)度，配制的混凝土有更高的抗沖磨強(qiáng)度)，但同時(shí)摻10%UEA防止塑性干縮而引發(fā)混凝土裂縫時(shí)，前一種水泥的抗沖磨強(qiáng)度較后者下降更多。

3.2 在抗沖磨混凝土中使用膨脹劑UEA，雖然可以減小混凝土的早期塑性收縮，避免混凝土因收縮而引起的裂縫風(fēng)險(xiǎn)，但是要大大減小抗沖磨混凝土的抗沖磨強(qiáng)度。 ■