五道庫水電站C20F300W6變態混凝土配合比設計及其性能測試

馬耀輝，熊復慧，李向東

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

五道庫水電站C20F300W6變態混凝土配合比設計及其性能測試

馬耀輝，熊復慧，李向東

(黑龍江省水利科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150080)

本文主要針對五道庫水電站碾壓混凝土壩上應用的變態混凝土展開研究，包括設計C20F300W6的變態混凝土配合比，探討變態混凝土的加漿工藝，測試變態混凝土的力學性能與耐久性能等方面。通過試驗得出在C20F300W6的碾壓混凝土配合比基礎上加入5.15%的漿液得到C20F300W6的變態混凝土配合比；變態混凝土采用溝槽二次鋪漿、鋪漿厚度為30 cm的加漿工藝；變態混凝土的力學性能與其本體的碾壓混凝土力學性能相近，90 d的各力學性能指標二者相差均低于10%且能夠達到F300凍融循環指標。

變態混凝土；漿液；加漿工藝

五道庫水電站工程的主要任務以發電、供水為主，兼顧森林防火、旅游和養殖等綜合利用效益。五道庫水電站工程主要由重力壩、溢流壩、壩后式水電站組成。重力壩采用碾壓混凝土重力壩，溢洪道布置在主河床，采用碾壓混凝土溢流壩，兩側與重力壩段相接。本文主要介紹五道庫水電站C25F300W6變態混凝土的配合比設計過程，及其熱力學性能、物理力學性能、耐久性能。

變態混凝土施工是指在大壩上、下游壩面靠近模板位置、廊道周邊以及振動碾碾壓不到的地方用碾壓混凝土鋪攤后，額外注入一定數量的水泥粉煤灰漿(一般為變態混凝土總體積量的4%～7%)，用插入式振搗棒進行振實，采用這種方法可將碾壓混凝土改性，形成平整光滑的外表面和良好的內部結合面，簡化施工[1]。采用變態混凝土可以有效地提高碾壓混凝土的施工速度，減少異種混凝土之間的薄弱結合部位，使碾壓混凝土筑壩技術具有更強的生命力[2-3]。

1 配合比設計

1.1 原材料

水泥：浩良河水泥P.O42.5普通硅酸鹽水泥；

粉煤灰：佳木斯熱電廠Ⅰ級粉煤灰；

骨料：伊春市美溪區興達采石場人工砂及人工碎石；

外加劑：黑龍江省翔波公司研發的SB-M-Ⅳ型引氣減水劑。

1.2 漿液配合比參數選定

變態混凝土的漿液按照相應碾壓混凝土相同比例進行配置水泥粉煤灰漿。表1為五道庫水電站C20F300W6二級配碾壓混凝土配合比。

表1 C20F300W6二級配碾壓混凝土配合比

該比例的碾壓混凝土的理論容重為2544 kg/m3，變態混凝土漿液各種原材料比例與之相同，即水泥、粉煤灰、水、外加劑的比例為1∶0.818∶0.766∶0.0146，測得該比例的漿液容重為1820 kg/m3。

1.3 加漿量控制

因為變態混凝土的水泥用量比與其相鄰的碾壓混凝土的水泥用量大，所以要嚴格控制變態混凝土的加漿量，以防止兩種混凝土中不同的水泥水化熱產生的應力差引起壩體裂縫。試驗過程：在90 L的碾壓混凝土中逐漸加入水泥粉煤灰漿液，直至坍落度達到振搗施工要求的坍落度30 mm。試驗得到的一系列變態混凝土工作狀態如表2所示。

根據變態混凝土工作狀態，選用加漿量為5.15%的配合比為五道庫水電站C20F300W6變態混凝土的配合比。

1.4 配合比確定

加漿量為5.15%的變態混凝土的配合比如表3所示。

表2 變態混凝土施工狀態

表3 C20F300W6二級配碾壓混凝土配合比

2 加漿工藝

加漿工藝對變態混凝土的施工速度和質量會產生較大的影響，合理的加漿工藝能夠使變態混凝土在施工過程中容易振搗且漿液均勻，保證混凝土的施工質量。變態混凝土的加漿工藝主要包括鋪漿方案和鋪漿厚度兩方面。

2.1 鋪漿方案

鋪漿方案主要包括底層鋪漿、頂層鋪漿、溝槽二次鋪漿三種方案。測定三種方案的拌合效果，試驗模型尺寸80 cm×80 cm×40 cm，鋪漿厚度為35 cm，鋪漿效果如表4所示。

經比較，第3種鋪漿方案溝槽二次鋪漿，變態混凝土漿液均勻，易施工。

表4 鋪漿方案測試結果

2.2 鋪漿厚度

合理的鋪料厚度能夠使變態混凝土在最短的振搗時間內到達最好的振搗效果，本節試驗就鋪料厚度為40 cm、35 cm、30 cm、25 cm，振搗時間為40 s，觀察其振搗效果，試驗結果如表5所示。

表5 鋪漿厚度測試結果

通過鋪漿試驗測試結果,五道庫水電站鋪漿厚度選定為30 cm。溝槽鋪漿的施工方法：碾壓混凝土的分層攤鋪厚度為30 cm；在攤鋪完畢的碾壓混凝土面上挖一個深25 cm、寬25 cm左右的溝槽(可根據現場變態混凝土寬度驗證調整)；將配制好的灰漿按一定量均勻地鋪灑在溝槽中；然后回填10 cm厚的碾壓混凝土；接著再按照一定量均勻地鋪灑灰漿；待漿液浸透后，開始振搗混凝土至密實。

3 變態混凝土相關性能測試

3.1 物理力學性能指標

圖1 碾壓混凝土與變態混凝土的抗壓強度

本節試驗主要測定變態混凝土的抗壓強度、抗拉強度、彈性模量等物理力學性能指標與與其相對應的碾壓混凝土的力學性能指標相比較。五道庫水電站C25F300W6變態混凝土與碾壓混凝土力學性能試驗結果如圖1～圖3所示。變態混凝土的力學性能指標與其本體的碾壓混凝土的力學性能指標相近。變態混凝土90 d的抗壓強度、抗拉強度、彈性模量均低于碾壓混凝土，但均在10%以內的范圍里。綜上分析，本文中的C20F300W6變態混凝土與同標號碾壓混凝土力學性能指標相近，可以很好地結合，且部位銜接處不易發生開裂等現象。

圖2 碾壓混凝土與變態混凝土的抗拉強度

圖3 碾壓混凝土與變態混凝土的彈性模量

3.2 抗凍性能

C20F300W6變態混凝土與碾壓混凝土的抗凍性能如圖4～圖5所示。

圖4 碾壓混凝土與變態混凝土在凍融試驗下的質量損失

圖5 碾壓混凝土與變態混凝土在凍融試驗下的相對彈性模量

如圖4、5所示,變態混凝土與碾壓混凝土均能達到F300的抗凍性要求，在300次的凍融循環條件下，變態混凝土的質量損失為2.76%，相對彈性模量為75.4%

4 結 論

(1)五道庫水電站C20F300W6的變態混凝土配合比是在C20F300W6的碾壓混凝土配合比基礎上加入5.15%的漿液得到的。

(2)五道庫水電站C20F300W6變態混凝土采用溝槽二次鋪漿、鋪漿厚度為30 cm的鋪漿工藝。

(3)五道庫水電站C20F300W6變態混凝土的力學性能與其本體的碾壓混凝土力學性能相近，其中90 d的各力學性能指標二者相差均低于10%，且能夠達到F300凍融循環指標，在300次的凍融循環條件下，質量損失為2.76%，相對彈性模量為75.4%。

[1] 秦國遜，康進輝，唐安生. RCC大壩變態混凝土試驗研究[J].人民長江，2008(9):92-94.

[2] 劉志陽. 變態混凝土在碾壓混凝土大壩中的應用[J].水力發電，2010(2):46-47.

[3] 張彬， 李榮果. 淺談變態混凝土施工工藝[J].四川水力發電，2013(9):9-11.

Mixture ration design and performance test of metamorphosis concrete C20F300W6 in Wudaoku hydropower project

MA Yaohui,XIONG Fuhui,LI Xiangdong

(HeilongjiangHydraulicResearchInstitute,Harbin150080,China)

This paper focused on metamorphic concrete that was applied to RCC dam in Wudaoku hydropower project. It included the design of metamorphic concrete C20F300W6 mixture ratio, investigation of the technology for grout addition and testing mechanical properties and durability etc. By experiment, it was concluded that the metamorphic concrete C20F300W6 was changed from RCC C20F300W6 by adding 5.15% grout. The mechanics properties of metamorphosis concrete were similar to the performance of their body RCC after applying the techonoly which grout addition was grooving-secondary spread grout and thickness of the layer was 30cm. The respective mechanical properties under 90d was less than 10% in difference between them and reached F300 freeze-thaw cycle indicators.

metamorphic concrete; grout; the technology for grout addition

馬耀輝(1979-) ，男，高級工程師，主要從事水利水電工程施工檢測與水工材料科研工作。

TU528;TV43

A

2096-0506(2016)12-0011-04