水利工程高壓輸電線路桿塔基礎大體積混凝土制備關鍵技術研究

黃廣龍

(水利部新疆維吾爾自治區水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

近年來，工程項目中混凝土各項指標要求不斷提升，復雜的鋼筋結構需要混凝土有更好和易性及自密實性。當水利工程項目存在大體積混凝土時，使用低強高性能混凝土能更有效減少因混凝土水化溫升而產生的內部缺陷，保證混凝土具有更高的工作性能的同時，使混凝土后期強度更高、抗滲透性能更強。

1 工程概況

阿爾塔什水利樞紐工程壩址位于新疆喀什地區莎車縣霍什拉甫鄉和克孜勒蘇克爾克孜自治州阿克陶縣的庫斯拉甫鄉交界處阿爾塔什村葉爾羌河段，距莎車縣約120 km。阿爾塔什水利樞紐工程是國務院推進的172項重大節水供水工程之一，是國家“十三五”期間100個重大項目之一，也是新疆在建的最大水利樞紐工程，工程惠及新疆南部的克州、喀什地區及和田地區。工程主要任務是在保證塔里木河生態供水條件下，發揮防洪、灌溉、發電等綜合功能。該項目為大(Ⅰ)型I等工程，規劃水庫正常蓄水位1 820 m，最大壩高164.8 m。總庫容22.49×108m3，控制灌溉面積42.059×104hm2。電站總裝機容量755 MW，設計年發電量22.6×108kW·h。阿爾塔什水利樞紐工程中，高壓輸電線路桿塔基礎為大體積混凝土，為了保證混凝土澆筑質量，開展桿塔基礎大體積混凝土制備關鍵技術研究。

2 試驗原材料

試驗使用的水泥為P·O42.5級水泥，各項物理性能見表1。粉煤灰為F類I級，細度8.8%，燒失量2.1%，需水比89%；礦粉為S95級，比表面積429 m2/kg，28 d活性指數102%；硅灰為加密硅灰，7 d活性指數95%，需水比121%；天然河砂，細度模數2.6，含泥量2.1%；天然碎石，5～25 mm連續級配，壓碎指標9%；外加劑為復合型聚羧酸高效外加劑，固含量24%，減水率23%；水為自來水。

表1 水泥的基本性能

3 低強高性能混凝土基礎配合比

依據配合比設計規范，粉料選取單方用量420 kg，外加劑用量2.0%，水膠比0.39，具體配合比見表2。

表2 基準配合比

基準試驗配合比按表2進行，通過調整混凝土初始和易性，初始坍落度220 mm，擴展度620 mm，無泌水、無泌漿，測試7、28、56和90 d共4個齡期的抗壓強度。見表3。

表3 基準配合比各齡期強度

通過20組基準配合比試驗，得到各個齡期的平均抗壓強度。低強高性能混凝土7、28、56和90 d平均抗壓強度分別為32.6、45.1、52.6和56.5 MPa。

4 結果與討論

4.1 不同因素對水泥凈漿流動度的影響

4.1.1 粉煤灰不同取代率對水泥凈漿流動度的影響

研究礦物摻合料(粉煤灰)不同取代率對水泥凈漿流動度的影響，具體試驗結果見圖1。

由圖1可知，粉煤灰取代率越大，水泥凈漿的初始流動度越大。主要原因為粉煤灰的“形態效應”，粉煤灰的玻璃微珠形態，表面光滑，質地密實，顯著改善了水泥凈漿的黏度，流動度增大；當粉煤灰取代率為25%時，流動度達到最大值280 mm。

圖1 不同粉煤灰取代率對水泥凈漿流動度的影響

4.1.2 礦粉不同取代率對水泥凈漿流動度的影響

研究礦物摻合料(礦粉)不同取代率對水泥凈漿流動度的影響，具體試驗結果見圖2。

圖2 不同礦粉取代率對水泥凈漿流動度的影響

根據水泥凈漿流動度的試驗結果，礦粉的取代率越大，水泥凈漿的初始流動度有增長的趨勢；但礦粉取代率達到25%以后，初始流動度無變化且隨著礦粉取代率的增加，初始水泥凈漿有泌水的趨勢。

4.1.3 硅灰不同取代率對水泥凈漿流動度的影響

研究礦物摻合料(硅灰)不同取代率對水泥凈漿流動度的影響，具體試驗結果見圖3。

圖3 不同硅灰取代率對水泥凈漿流動度的影響

根據水泥凈漿流動度的試驗結果，硅灰的取代率越大，水泥凈漿的初始流動度逐漸變小。主要原因是硅灰的需水比120%，需水量增加，因此硅灰的取代率越大，流動度越小。

4.2 不同因素對低強高性能混凝土工作性能影響

研究不同礦物摻合料對混凝土坍落度、擴展度等工作性能影響，具體試驗結果見表4及表5。

表4 不同礦物摻合料試驗配合比

表5 混凝土坍落度及流動度試驗結果

在基準試驗配合比基礎上，依據對不同摻合料的水泥凈漿流動度及膠砂強度結果分析，粉煤灰取代率選取20%～25%，礦粉取代率選取20%～25%，硅灰取代率選取4%～5%，混凝土初始、1 h、2 h和易性良好。

4.3 不同因素對低強高性能混凝土力學性能影響

研究不同礦物摻合料對低強高性能混凝土力學性能影響，具體試驗結果見圖4。

由圖4可知，混凝土抗壓強度7 d至28 d增長率為12.8 MPa，28 d至56 d增長率為7.7 MPa，56 d至90 d增長率為3.6 MPa。由于硅灰和礦粉在混凝土硬化前期強度增加快，因此前期及中期強度貢獻大；粉煤灰活性相對礦粉、硅灰的活性低且水化時間屬于最后期，因此56 d至90 d增長率較小。

5 結 論

水利工程中使用很多大體積混凝土，其中高壓輸電線路桿塔基礎也為大體積混凝土。為了保證混凝土澆筑質量，開展輸電線路桿塔基礎大體積混凝土制備關鍵技術研究。低強高性能混凝土7 d至28 d強度增長過程中，礦物摻合料礦粉、硅灰強度起主要作用；礦物摻合料在合理范圍內使用，可有效提升新拌混凝土的和易性，也可改善混凝土抗壓強度等性能。