外摻氧化鎂混凝土拱壩施工技術(shù)的運(yùn)用

蔡啟華 毛興建

中國(guó)水利水電第九工程局有限公司五分局 貴州貴陽(yáng) 550008

摘要：江口縣魚(yú)糧水庫(kù)大壩采用外摻氧化鎂混凝土，是利用氧化鎂獨(dú)特的延遲性微膨脹特性來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮和溫度變形，壩體不設(shè)橫縫，設(shè)兩條誘導(dǎo)縫，簡(jiǎn)化溫控措施，實(shí)現(xiàn)壩體混凝土通倉(cāng)連續(xù)滾動(dòng)快速澆筑。通過(guò)氧化鎂混凝土和常規(guī)混凝土技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析。在保證質(zhì)量、安全的前提下，實(shí)現(xiàn)快速施工，并實(shí)現(xiàn)最大化降低施工成本的要求。

關(guān)鍵詞：外摻氧化鎂；簡(jiǎn)化溫控措施；通倉(cāng)連續(xù)澆筑；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析；配合比試驗(yàn)

1工程概況

江口縣魚(yú)糧水庫(kù)工程大壩樞紐由右岸重力墩、大壩、壩頂溢流表孔、放空底孔、取水口等主要建筑物組成。

大壩壩型為C20混凝土雙圓心雙曲拱壩，水庫(kù)總庫(kù)容1500萬(wàn)m3，最大壩高50.00m，壩頂寬3.50m，最大壩底寬11.00m，大壩最低建基面EL.404.00m，起拱高程EL.406.00m，壩頂高程EL.454.00m。壩頂上游拱弧線長(zhǎng)度134.48m，其中右半拱壩頂弧長(zhǎng)66.87m，左半拱壩頂弧長(zhǎng)67.60m。右壩肩設(shè)C20混凝土重力墩，墩長(zhǎng)55.14m，最大墩高32.50m，墩頂寬度19.05m，重力墩最低建基面高程EL.421.50m，墩頂高程EL.454.00m。

2 氧化鎂混凝土技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)

（1） 氧化鎂的摻入方式，以及其摻量。

（2） 氧化鎂在混凝土中的均勻性。

（3） 砂石加工系統(tǒng)與拌合站匹配能力的確定及混凝土入倉(cāng)方式選擇。

3 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)

3.1 確定氧化鎂的摻量

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)摻量控制，并應(yīng)進(jìn)行砂漿壓蒸試驗(yàn)，滿足有關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，本項(xiàng)目氧化鎂外摻量為膠凝材料的5%。

3.2 確定氧化鎂的摻入方式

氧化鎂的摻入方式主要有內(nèi)摻和外摻兩種方式。內(nèi)摻是在水泥生產(chǎn)過(guò)程中氧化鎂與水泥共磨，目前氧化鎂混凝土應(yīng)用還不普遍，水泥廠一般沒(méi)有專門的生產(chǎn)線，如采用內(nèi)摻方式，需新增專用生產(chǎn)線加工，生產(chǎn)量不大，折算成本較高，但氧化鎂摻入均勻。外摻是在混凝土拌制過(guò)程中，氧化鎂通過(guò)稱量加入。氧化鎂微溶于水，不能通過(guò)溶解水泵入；散裝氧化鎂按體積法加入，密度相差較大，加入量難以控制其精度。

本項(xiàng)目氧化鎂使用量不大，每盤(pán)投入量很小，采用人工預(yù)先稱量裝袋，混凝土拌制時(shí)人工投入到上料斗中。

3.3 確定最佳投料順序和拌制時(shí)間

按混凝土拌制生產(chǎn)工藝，氧化鎂直接投入到骨料上料斗中，水泥、粉煤灰采用自動(dòng)稱量螺旋輸入，拌制時(shí)間按90s控制，通過(guò)取樣試驗(yàn)分析，氧化鎂在混凝土中的均勻性良好。由于氧化鎂混凝土的澆筑方式為臺(tái)階鋪筑，混凝土坍落度按2～5cm控制。

4 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)及運(yùn)用后取得主要成果

4.1氧化鎂混凝土配合比設(shè)計(jì)和試驗(yàn)

其配合比應(yīng)滿足施工圖紙、技術(shù)文件規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和施工工藝要求。粉煤灰摻量通過(guò)試驗(yàn)控制在35%以內(nèi)；水灰比根據(jù)設(shè)計(jì)提出的混凝土強(qiáng)度、拉伸變形、絕熱溫升和抗凍性等要求，通過(guò)試驗(yàn)控制為0.5～0.6間。

表1 混凝土試配配合比

試驗(yàn)編號(hào) 氧化鎂摻量（%） 水膠比 1m3混凝土材料用量（kg）

水 水泥 粉煤灰/摻量 氧化鎂 減水劑RST-1 砂/砂率 碎石

5～20mm 20～40mm 40～80mm

YL5.0-1 5.0 0.50 140 196 84/30% 14.0 4.2 634/32% 404 538 404

YL5.0-2 0.55 140 178 77/30% 12.8 3.8 672/33% 409 545 409

YL5.0-3 0.60 140 163 70/30% 11.7 3.5 699/34% 407 544 407

備注 減水劑RST-1摻量為膠材重量的1.5%，三級(jí)配碎石比例摻量為30%：40%：30%（5～20mm：20～40m： 40～80mm），砂、碎石以飽和面干狀態(tài)為基準(zhǔn)。

表2 混凝土配合比試配性能

試驗(yàn)編號(hào) 氧化鎂摻量（%） 水膠比 容重（kg/m3） 坍落度（mm） 抗壓強(qiáng)度（MPa）

7d 28d 90d

YL5.0-1 5.0 0.50 2450 20 26.3 33.3 40.1

YL5.0-2 0.55 2440 25 24.2 28.9 34.3

YL5.0-3 0.60 2430 30 20.3 25.2 36.0

4.2 氧化鎂混凝土施工配合比確定

采用壓蒸安定性試驗(yàn)方法測(cè)定外摻氧化鎂水泥因方鎂石水化不均勻性致使混凝土的體積的變化，并據(jù)此確定外摻氧化鎂在混凝土中允許的最大安全極限摻量，本項(xiàng)目氧化鎂外摻量為膠凝材料的5%，并確定混凝土施工配合比如下。

表3 氧化鎂混凝土施工配合比

項(xiàng)目 水灰比 1m3混凝土材料用量（kg）

水 水泥 氧化鎂 粉煤灰 減水劑 砂 小石 中石 大石

C20砼

Ⅲ級(jí)配 0.6 140 163 11.7 70 3.5 699 407 544 407

4.3 氧化鎂混凝土拌制及氧化鎂摻入方式確定

采用強(qiáng)制式拌和機(jī)、配料機(jī)、自動(dòng)稱量系統(tǒng)拌制混凝土，氧化鎂采用預(yù)先稱量裝袋、人工外摻方式投入料斗，每盤(pán)拌制時(shí)間通過(guò)試驗(yàn)確定為90s，配料精度滿足規(guī)范要求，氧化鎂摻量精確、均勻，操作簡(jiǎn)單，質(zhì)量可控。

4.4氧化鎂混凝土原材料質(zhì)量控制

5氧化鎂混凝土與常規(guī)混凝土澆筑工期比較

采用氧化鎂混凝土施工工藝大壩主體計(jì)劃480天，施工過(guò)程中由于受高溫天氣及超標(biāo)洪水影響混凝土澆筑，封頂時(shí)間較計(jì)劃完成時(shí)間晚兩個(gè)月。但和常規(guī)混凝土相比在保證施工質(zhì)量的前提下工期較常規(guī)混凝土提前。

6 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

氧化鎂混凝土簡(jiǎn)化溫控措施、通倉(cāng)連續(xù)澆筑與常規(guī)混凝土采取溫控措施、柱狀法澆筑的經(jīng)濟(jì)性比較。

表4 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

項(xiàng)目名稱 Mg0 人工 拌制 溫控 接縫

灌漿 橫縫

模板 止水 細(xì)部

結(jié)構(gòu) 橫縫

沖毛

Mg0

混凝土 25.07 0.97 1.1

常態(tài)混凝土 7.87 7.76 6.83 3.72 2.43 1.89

7結(jié)語(yǔ)

氧化鎂混凝土為我國(guó)首先研發(fā)應(yīng)用，其技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。外摻氧化鎂混凝土拱壩，是利用氧化鎂獨(dú)特的延遲性微膨脹特性來(lái)補(bǔ)償混凝土的收縮和溫度變形，壩體不設(shè)橫縫，設(shè)兩條誘導(dǎo)縫，簡(jiǎn)化溫控措施，實(shí)現(xiàn)壩體混凝土通倉(cāng)連續(xù)滾動(dòng)快速澆筑。

通過(guò)氧化鎂混凝土和常規(guī)混凝土技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析；根據(jù)施工圖紙、技術(shù)文件規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和工藝要求，進(jìn)行混凝土配合比的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)性試驗(yàn)；原材料、拌和、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等工藝管理，以試驗(yàn)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等控制手段，在保證質(zhì)量、安全的前提下，實(shí)現(xiàn)快速施工，并能滿足最大化減少經(jīng)濟(jì)成本的要求。

結(jié)合以往氧化鎂混凝土拱壩施工經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，通過(guò)本項(xiàng)目，總結(jié)出一套先進(jìn)、適用的施工方法，使氧化鎂混凝土施工進(jìn)一步規(guī)范化，在保證質(zhì)量、安全的前提下，實(shí)現(xiàn)快速施工，并能滿足最大化減少經(jīng)濟(jì)成本的要求，推動(dòng)氧化鎂混凝土施工技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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