文得根水利樞紐混凝土防滲墻骨料堿活性抑制措施

王大勇,教婷婷

(1.黑龍江省三江水利建設管理有限公司,哈爾濱 150000;2.黑龍江省龍頭橋管理處,黑龍江 雙鴨山 155600)

1 工程概況

引綽濟遼工程是國務院172項重大節水供水項目之一,是內蒙古自治區水利一號工程,由文得根水利樞紐和輸水工程組成。文得根水利樞紐大壩采用瀝青混凝土心墻砂礫石壩,壩基防滲體系采用剛性混凝土防滲墻+墻下帷幕灌漿形式。水庫總庫容19.64億m3,灌溉面積5×104hm2,電站裝機容量36MW。輸水工程389.52km,起點為文得根水利樞紐,全線自流輸水,經過隧洞段和PCCP管道段,最終到達通遼地區莫利廟水庫,工程等別為大(1)型。

文得根水利樞紐工程受環境和經濟因素制約,建設用砂石料只能就地取材。庫區內有B1和B2兩處砂石料廠,骨料經檢測存在不同程度的堿活性,而使用堿活性骨料,在一定的環境條件下,會導致大壩防滲墻混凝土發生不均勻膨脹和開裂破壞,因此需要進行骨料的堿活性抑制效能試驗。

2 骨料堿活性的判定

骨料堿活性反應是混凝土中的含有活性的骨料與水泥中的堿發生一系列的化學反應,生成一種復雜的堿-硅凝膠,這種物質包圍著混凝土中的骨料,當它吸收了水分以后會立刻膨脹,造成混凝土體積增大,體積的改變會引起內應力從而導致混凝土開裂,嚴重時會使得整個結構受到破壞,從而影響建筑物的使用壽命。

本工程的料場勘察報告顯示,料場中含有未風化的玄武巖無法清除,骨料的表觀密度和吸水率偏大,試驗室在監理單位的見證下現場取樣,依據DL/T5151—2014《水工混凝土砂石骨料試驗規程》采用快速砂漿棒法進行了試驗,檢測結果如表1。

表1 骨料堿活性檢測結果

從檢測結果看,庫區料場細骨料14d齡期的膨脹率實測值為0.268%,>0.2%;粗骨料28d齡期膨脹率實測值為0.233%,>00.2%,依據SL677—2014《水工混凝土施工規范》、DL/T5151—2014《水工混凝土砂石骨料試驗規程》,判定該骨料具有潛在危害反應的活性骨料,如果工程中使用,需要進行抑制性試驗。

3 抑制性試驗方案

一般發生堿骨料反應需要具備3方面條件:①混凝土的原材料水泥、摻合料、外加劑中含堿量高;②骨料中有相當數量的活性成分;③濕潤潮濕的環境,有充分的水分或者濕空氣供應。目前在控制堿骨料反應方面,一般是在混凝土配合比中采取措施,使混凝土不具備堿骨料反應的條件,主要有以下5種措施:①控制水泥含堿量;②控制美m3混凝土中的總堿量;③對骨料選擇使用;④摻入摻合料;⑤隔絕水和濕空氣的來源。

文得根水利樞紐大壩基礎防滲墻工程附近的砂石料場存在不同程度的堿活性,骨料無法選擇,而地下工程隔絕水和濕空氣的方案也不容易實現,因此在盡可能控制水泥和混凝土中含堿量的前提下,選擇摻入抑制材料的方案,控制混凝土堿骨料反應是可行的。

4 骨料堿活性抑制措施

文得根水利樞紐大壩基礎防滲墻設計要求采用混凝土型號為C25F100W8,28d抗壓強度≥25Mpa,27GPa≤E≤29GPa滲透系數

1)嚴格控制水泥中的堿含量,水泥中的堿含量主要決定了混凝土發生反應的可能性。工程中與水泥廠家聯系,選用低堿水泥,最終選用內蒙古扎賚特旗山水水泥廠的P.O42.5水泥,總堿含量<0.6,從而盡可能的避免堿反應的發生;

2)對引氣劑、減水劑、施工用水等進行檢測,選用合格的低堿的材料進行混凝土拌合。施工用水取自現場綽爾河水過濾沉淀使用。引氣劑和減水劑廠家是吉林省某建材有限公司,引氣劑摻量為0.95%,高性能減水劑摻量為2.2%;

3)摻加一定數量的摻合料抑制活性骨料的堿反應。具體為通過添加20%、25%的粉煤灰,采用快速砂漿棒法測定不同齡期的膨脹率,根據28d膨脹率試驗結果選定粉煤灰的摻量,從而選擇有效的經濟的粉煤灰摻入量抑制骨料堿反應,工程現場選用的內蒙古某發電廠的F類二級粉煤灰,28d骨料堿活性抑制檢測結果,結果見表2。

表2 28d骨料堿活性抑制檢測結果

從檢測結果看,當采用低堿水泥,添加20%、25%的粉煤灰均能抑制骨料堿活性,28d膨脹率均<0.10%,滿足設計及相關規程規范要求[1]。

5 最終確定配合比結果

在實際施工中,混凝土強度受客觀因素的影響會產生波動,因此在配制過程中,強度需要高于設計強度等級,地下連續墻的屬于水下自密實混凝土,與普通混凝土不一樣的指標為坍落度20～24cm,擴散度34～40cm,初凝時間≥5h,終凝時間≤24h,密度≥2100kg/m3。施工中采用內蒙古方圓土木檢測有限公司進行配合比設計,選用陜西秦海檢測科技有限公司對配合比進行驗證,C25F100W8混凝土配合比及性能檢測結果,見表3。

表3 C25F100W8混凝土配合比及性能檢測結果

6 結 語

1)綜合骨料堿活性抑制試驗結果和混凝土配合比設計結果,采取摻入25%的粉煤灰對抑制本工程的骨料堿活性是可行的,滿足工程混凝土技術要求,同時也是最經濟的。

2)加強早期混凝土的養護,控制混凝土每m3中的總堿含量十分的必要,所以在工程施工過程中,要對水泥、水、引氣劑、減水劑等材料進行堿含量檢測,選用最合理最經濟的材料十分重要。

3)骨料的堿活性對地下的混凝土防滲墻的破壞機理,建議下一步還需要加大試驗和研究。