高塑性混凝土配合比的設計與應用

王曉東

（葛洲壩集團試驗檢測有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 圍堰塑性混凝土概況

某水電站壩址河段位于康定縣孔玉鄉大渡河上，部分庫區在丹巴縣和小金縣境內。距上游丹巴縣城約 47km，距下游瀘定縣城約 89km，距成都市約 402km。電站采用堤壩式開發，樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水發電系統等組成。混凝土面板堆石壩最大壩高223.50m，右岸 1 條溢洪洞、1 條泄洪放空洞，左岸 1 條深孔泄洪洞、1 條非常泄洪洞。壩址控制流域面積 54036km2，占全流域面積的 69.8%，多年平均流量 774m3/s。水庫最大壩高223.5m，正常蓄水位 1842.00m，相應庫容 6.62億m3，總庫容7.06億m3，死水位 1802.00m，調節庫容 3.87億m3，具有季調節性能。電站裝機容量 1700MW（425MW×4 臺），單獨運行多年平均年發電量 70.15億kWh，上游出現雙江口水庫后多年平均年發電量 73.64億kWh。

該水電站上游圍堰為基礎全封閉混凝土防滲墻上接土工膜斜墻的土石圍堰。圍堰堰頂高程 1745m。堰體 1709m 高程以上采用復合土工膜斜墻防滲，堰體高程 1708m 以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲，墻底嵌入基巖 1.0m，最大墻深約 80m，墻厚 1.0m，墻頂軸線長 154m，共劃分為 25 個槽段，成墻面積約合 8630m2。下游圍堰為基礎全封閉混凝土防滲墻上接土工膜心墻的土石圍堰。下游圍堰堰頂高程 1710m。堰體 1700m 高程以上采用復合土工膜心墻防滲，堰體高程 1699m 以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲，墻底嵌入基巖 1.0m，最大墻深約80m，墻厚 1.0m，墻頂軸線長 128m，共劃分為 18 個槽段，成墻面積約合 6940m2。

塑性混凝土的特點是早期抗壓強度增長緩慢，隨著齡期的增長，后期強度增長較快。根據試驗資料統計顯示，通常60d 和 180d 抗壓強度可達 28d 抗壓強度的 1.5 倍和 1.8 倍左右；其抗拉強度一般為抗壓強度的 1/7～1/12。塑性混凝土的彈性模量一般小于等于2000MPa，與抗壓強度呈直線關系；破壞滲透比降達 300 以上；滲透系數隨時間的增長而降低。

2 塑性混凝土設計要求

該水電站上、下游圍堰防滲墻塑性混凝土設計技術指標見表1。

塑性混凝土拌合物性能要求為：① 坍落度，槽口為 180～220mm，機口為 220～240mm；② 擴散度，槽口為340～400mm，機口為 400～420mm；③ 凝結時間，初凝不小于6h，終凝不大于 24h；④ 混凝土密度不小于 2100kg/m3。

3 塑性混凝土配合比設計與試驗

3.1 原材料

塑性混凝土原材料：“峨塔”P·O42.5 普通硅酸鹽水泥；四川“濤峰”Ⅱ級粉煤灰；湖南醴陵生產的膨潤土；尼洛河壩骨料加工系統生產的人工砂，細度模數為 2.86，石粉含量為 18.9；尼洛河壩骨料加工系統生產的人工骨料，粒徑為5～20mm；減水劑為四川巨星 JX-GBNHY2 高性能減水劑。

表1 混凝土設計技術要求

3.2 配合比設計

根據設計提供的參數指標、DL/T 5199-2004《水電水利工程混凝土防滲墻施工規范》標準中的要求及參考其他工程防滲墻塑性混凝土配合比，經過室內拌合試驗論證后，確定了最終試驗配合比。按照圍堰施工技術要求，提出一期施工配合比，見表 2。

由于施工過程中湖南醴陵膨潤土供應不足，在其他原材料不變的情況下，采用了四川名山生產的膨潤土，重新對塑性混凝土進行了配合比設計，根據室內試驗的結果，重新選定了二期施工配合比，具體施工配合比見表 2。

表2 塑性混凝土配合比

4 塑性混凝土適應性生產工藝試驗

在塑性混凝土開始澆筑前，對拌合樓進行了適應性生產工藝試驗，試驗內容包括：稱量誤差、投料順序、干拌時間、濕拌時間及拌合物和易性、均勻性等。

（1）衡量誤差檢查：分別對稱量的原材料進行校核，結果滿足 DL/T 5144-2001 標準中的要求。

（2）投料順序：通過各種投料順序試驗比對，最佳的投料順序為人工砂、粗骨料、膨潤土、水泥、高性能減水劑與水的混合溶液。

（3）拌合時間：選定 3 種拌合時間進行比對，確定干拌時間為 30s，濕拌時間為 90s 為最佳拌合時間。

5 塑性混凝土質量控制

在施工初期，有 3 個淺槽試驗孔出現拔罐后墻體下沉現象，針對此情況，業主組織專家及施工技術人員進行了細致的分析和研究，通過現場塑性混凝土凝結時間試驗，找到防滲墻墻體下沉的癥結所在：是因為塑性混凝土澆筑完畢拔罐過早導致墻體下沉。現場塑性混凝土初凝時間為 12h，拔罐時為塑性混凝土澆筑后 7～8h，因此不滿足塑性混凝土初凝的要求。

塑性混凝土施工質量控制主要采取以下幾個方面的措施：

（1）加大對骨料加工系統的質量控制，確保生產的骨料含水率、人工砂的石粉含量、細度模數滿足規范中要求，盡可能的提前儲備人工砂、碎石，以便提前使骨料脫水，滿足施工要求。

（2）加強對拌合樓的檢修及衡量精度的校核，定期對拌合樓進行檢修及計量設備的校準。在每盤塑性混凝土拌合前，嚴格按照規定的投料順序及拌合時間進行塑性混凝土的拌合。并且嚴格對所有原材料進行抽檢，確保滿足規范要求的原材料用于混凝土拌合中。

（3）適當的進行配合比調整，根據骨料的含水率及人工砂的細度模數，進行施工配合比的調整，如計算骨料的含水量后扣除總的用水量，增加骨料的質量，根據人工砂的細度模數的大小，在基準配合比中人工砂細度模數的值每增減±0.2，砂率相應按 1% 的幅度進行調整。

（4）嚴格執行拌合程序及拌合時間。混凝土拌合時應嚴格按照先干拌后濕拌的程序，同時拌合時間為干拌 30s，濕拌90s。拌合過程中應經常檢查拌合物的均勻性，保證膠凝材料尤其是膨潤土拌合均勻，防止結塊的膨潤土存在拌合物中。

（5）嚴格控制拌合物的性能。由于塑性混凝土的強度比較低，膨潤土容易在拌合物中產生不均勻性，任何不確定因素都可能對塑性混凝土的強度產生波動。因此在塑性混凝土生產過程中應加大對拌合物性能的檢測頻率，嚴格將混凝土的坍落度、擴散度以及骨料的含水率做為檢測的重點。在滿足現場施工要求的前提下，盡可能的將塑性混凝土的坍落度、擴散度控制在設計的下限指標。

6 施工質量檢測

該水電站上、下游圍堰防滲墻于 2012 年 05 月 10 日完工，完工后施工單位對上、下游防滲墻墻體進行鉆孔取芯及注水試驗，以論證墻體的完整性及抗滲性等技術指標。經檢測，上、下游防滲墻墻體完整性及抗滲性均良好。具體檢測結果見下表 3。注水試驗結果見附表。

表3 某水電站大壩圍堰防滲墻試驗成果匯總表

［通訊地址］四川省武侯區武侯大道文昌段102號旁實驗中心（610041）

附表防滲墻SFJ-1注水計算成果表