沐若水电站大坝混凝土配合比与碾压试验研究

沐若水电站大坝混凝土配合比与碾压试验研究

第44卷第8期人民长江Vo1．44，No．42013年4月YangtzeRiverApr．，2013文章编号：1001—4179(2013)08—0097一O4沐若水电站大坝混凝土配合比与碾压试验研究余金水，王丽华2，杨森(1．中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410007；2．重庆市武隆县水务局，重庆408500)摘要：在马来西亚沐若水电站大坝碾压混凝土原材料的试验研究中，工程料源为弱风化或微风化的砂岩，针对人工细骨料石粉含量高等特点，采用粉煤灰、高效减水剂以及引气剂组合联掺方式进行碾压混凝土配合比设计，在设计中主要考虑石粉含量对混凝土性能的影响。在室内试验基本满足设计要求后，在室外及上游碾压混凝土围堰上进行了两次碾压混凝土工艺试验，以探索出适应当地气候和原材料的碾压混凝土施工配合比，并进一步验证混凝土的可碾压性及施工工艺参数。最后确定并提出了大坝碾压混凝土的施工质量控制标准及措施。关键词：碾压混凝土；配合比设计；工艺试验；石粉含量；沐若水电站中图法分类号：TV431文献标志码：A表1沐若水电站大坝混凝土技术要求1工程概况沐若水电站工程地处马来西亚婆罗洲岛的砂捞越州，坝址位于Rajang河上游沐若河上，距Bintulu市约200km。该工程主要由碾压混凝土重力坝、坝身表孔溢洪道、引水系统(含调压井)、发电厂房、生态流量引水发泥表观密度3150kg／m，水泥3d水化热为274J／g，7电系统等组成。坝顶长度440．5m，最大坝高146m，d为308J／g。大坝混凝土166．4万m，其中碾压混凝土159．0粉煤灰试验采用Mukah粉煤灰，细度2．6％一万m。工程主要任务是发电，水库正常蓄水位540m，7．7％，需水量比为85％～88％，表观密度2660死水位515m，总库容120．43亿m，调节库容54．75kg／m’，粉煤灰品质达到I级灰标准。亿m，电站总装机容量为944MW。骨料采用大坝料场砂岩人工骨料，主要成分为长2RCC配合比设计石石英砂岩，骨料碱活性检测表明砂岩骨料为非活性骨料。2．1配合比设计技术要求人工砂细度2．21，石粉含量23．6％，粒径≤0．08沐若水电站大坝碾压混凝土配合比设计的技术要mm的颗粒含量为10．2％，表观密度为2550ks／m’；求见表1。粗骨料表观密度为2570ks／m，吸水率为2．1％一2．2原材料检测2．6％。水泥使用CmsCement(Bintulu)Sdn．Bhd．供应经过品质性能检验与适应性试验，外加剂选用湖的OPC，相当于GB175—2007标准P．I42．5水泥。水南江海科技发展有限公司的TG一2缓凝高效减水剂收稿日期：2013—02—09作者简介：余金水，男，工程师，从事水利水电施工技术管理工作。E—mail：29855146@qq．cornn98人民长江与TG一1A型引气剂。胶砂试验。试验结果表明：当F+sP(80：20)与F+2．3初选配合比SP(70：30)时，需水比≤95％，满足I级粉煤灰的要求；细度为22．1％～28．7％，接近Ⅱ级粉煤灰的要求；根据室内试验成果，初选RCC配合比基本参数见28d龄期的水泥胶砂的抗压强度比大于70％，抗折强表2。度比大于80％，90d龄期的水泥胶砂的抗压强度比与表2初选RCC配合比基本参数抗折强度比均大于90％。从理论上可以认为，掺加F+SP(80：20)与F+SP(70：30)到混凝土中，等效于掺人优质的Ⅱ级粉煤灰。2．4．3人工砂石粉含量对RCC性能的影响人工砂中石粉含量对碾压混凝土可碾性有很大影响，用石粉含量低的人工砂配制碾压混凝土可导致外观粗糙，弹塑性、可碾性差。石粉含量过高则会增加混凝土单位用水量，同时影响混凝土的性能。针对这种情况，进行了不同人工砂石粉含量碾压混凝土性能试验。对初选的RCC配合比基本参数进行校核试验。从试验结果可以看出，对于碾压混凝土，人工砂石试验表明，RCC工作性能较好，符合热带季风气候下粉含量在16％一27％变化时，混凝土各龄期的抗压强施工特点，可以满足沐若工程大体积混凝土仓面连续度无明显差异。随石粉含量增加，混凝土工作性能有施工凝结时间的要求。所改善，单位用水量增加，碾压混凝土极限拉伸值及轴由于沐若工程地处原始森林，坝址区仅有两条砂拉强度略有降低。岩岩脉，分别用于坝址和料场。根据料场取芯检验结果，砂岩吸水率大，表观密度值偏小，平均值为2．5382．4．4内掺石粉RCC性能试验g／cm，大坝砂石系统生产的细骨料细度模数偏小，石(1)内掺石粉的RCC配合比设计。结合不同石粉含量偏高。系统经多次改造后，人工砂石粉含量仍粉掺量的碾压混凝土试验结果及内掺石粉碾压混凝土保持在22％～27％范围，细度模数为2．2～2．6，均突的水胶比与强度关系试验成果，在碾压混凝土中，作为破现有规范标准。针对上述问题，结合砂石骨料加工掺和料部分的石粉掺量控制宜为砂掺量的3％～5％，生产及品质的实际情况，进行了混凝土施工配合比的约20～30kg／m，人工砂中的石粉含量约为25％～校正试验，即内掺石粉RCC配合比试验。采用石粉作27％。为掺和料代替部分粉煤灰，既有利于提高人工砂的产根据室内混凝土配合比基本参数试验成果，以室量，又降低了粉煤灰用量，经济效益显著，且能保证混内初选RCC配合比为基础，考虑掺和料掺量降低凝土施工的需要。5％，经试拌调整选择适当砂率，内掺石粉的RCC配合2．4内掺石粉RCC配合比试验比见表3。表3掺石粉碾压混凝土配合比微弱风化砂岩骨料在大体积碾压混凝土中的应用，无论在国内、国际，沐若水电站工程均属首例。针试验设计缀水胶砂率／F+SP／TG一2／TG—IA／对沐若工程人工砂石粉含量较高的情况，可以将部分编号指标配比％％％(／万)用水量水泥粉煤石粉石粉(SP)作为掺和料，石粉以人工砂中内含方式掺C灰FSP用，水胶比表达式为W／[C+(F+SP)]。A一315Ci8o15W630：40：300．5529600．91089657225^一313％o20W630：40：300．5029550．9109o8179202．4．1砂岩石粉品质检测A一309~jso20W1050：500．5033550．9l098888820砂岩石粉的品质检验结果表明，砂岩石粉颗粒较注：人工砂细度模数2．25，石粉含量26．4％。粗，细度(O．045nlnl筛余量)为75％，超出Ⅲ级粉煤灰(2)内掺石粉RCC性能试验。依据掺石粉的碾标准；需水比为108％，满足Ⅲ级粉煤灰的要求。压混凝土性能试验成果，人工砂石粉含量在22％～2．4．2石粉掺量对胶砂强度的影响27％，细度模数控制在2．2～3．O范围时，碾压混凝土按照水泥胶砂强度检验方法，“粉煤灰F+石粉的工作性能较好，混凝土抗压强度与其他性能可以满SP”掺量为30％，进行“F+sP’，不同组合比例的水泥足工程设计技术指标要求。n第8期余金水，等：沐若水电站大坝混凝土配合比与碾压试验研究值、凝结时间、力学性能指标等。碾压混凝土现场工艺3碾压混凝土工艺试验试验配合比见表4。表4碾压混凝土现场工艺试验用配合比3．1工艺试验目的采用与大坝施工一致的拌和系统、混凝土原材料、运输手段以及施工设备，用以模拟大坝实际施工情况。通过工艺试验确定碾压混凝土拌和工艺和施工工艺参数，同时验证配合比的可碾性、合理性及热带季风气候下碾压混凝土施工质量控制标准和措施，同时确定各分区混凝土施工配合比。3．2工艺试验布置碾压混凝土工艺试验分两个阶段进行。第1阶段碾压混凝土试验场地布置在大坝左岸钢筋厂与机修车间之间，场地大小为40．0m×9．0m(长×宽)，试验场3．4主要施工工艺试验地规划如图1所示。第2阶段工艺试验场地布置在上游围堰高程432．0～445．04m区域内，试验场地规划3．4．1拌和均匀性如图2所示。(1)投料顺序。选择c啪15和C20三级配碾压3．3碾压混凝土配合比验证试验混凝土进行，各选择3种投料顺序进行试验。通过碾压混凝土现场工艺试验，按常规方法验证(2)拌和时间。选择50，70s和90s进行试验。碾压混凝土配合比的各项性能参数是否满足设计与现(3)均匀性试验。碾压混凝土均匀性主要通过骨场施工要求，主要包括碾压混凝土的可碾性评价、VC料含量和砂浆密度指标衡量，骨料含量采用洗分析法-●{昭_A条带：C18o15(三级配)碾压混凝土，混凝土宽2．5m，靠近模板侧50cm为变态混凝士《变态混凝土‘柽施工区域'、B条带：C18o15(三级配)碾压混凝土，混凝土宽2．Om谣～：轻·●c条带：C18o20(三级配)碾压混凝土，混凝土宽2．Om●'{●_D条带：C1~o15(二级配)碾压混凝土，混凝土宽2．5m，靠近模板侧50cm为变态混凝土轻．●●_●』·●·一‘’^●‘‘_●．、、‘‘’、．^．，一．-·’··一⋯-●一凸D．511．03＆0一．0’400图1第1阶段碾压混凝土试验场地规划(尺寸单位：m)＼坠——一、L-’．．．巡-．．I1Cn1R8Rnon’2n0f(=揶毋级配)CnC1l8o1l5rf(：三=毋蛐酽)卜【I．^一、詈羞l·’0：．◆．．＼!．oI3．573．251．C＼模板傩边1．0m胃为，-；v435．0．．＼．5变态混凝土一：，．，，，0．·．0⋯⋯⋯一图2第2阶段碾压混凝土试验场地规划(尺寸单位：m)n100人民长江测定，要求两样品差值小于10％。采用砂浆密度分析每一铺筑层碾压完10min后测试其密实度。法测定砂浆密度时，要求两样品差值不大于303．4．5原位抗剪试验kg／m。。在上游围堰堰顶C15混凝土的条带处进行原位(4)检测。各强度等级碾压混凝土投料顺序和拌抗剪试验，该条带分10个区，其中1区层间间歇时间和时间均需进行VC值含气量以及7，28，90d和180为6h，层面不处理；2～3区层间间歇时间为8～10h，d抗压强度以及砂浆密度试验。最后根据试验结果确层面不处理或铺设净浆；4～6区层间间歇时间为l2～定碾压混凝土拌和最佳的投料顺序和拌和时间。14h，层面不处理或铺设净浆、砂浆；7～8区层间间歇3．4．2碾压试验为16～18h，层面铺设净浆或砂浆；9～10区层间歇为在两个阶段工艺试验时，控制碾压混凝土机口VC不小于72h，层面铺设砂浆或小级配混凝土。值为2—4S，每个摊铺条带分为3个区，分别为I区、根据层面处理措施的不同，每种层面处理措施进Ⅱ区以及Ⅲ区。行1组原位抗剪试验，每组4块做90d和180d的原每一个铺筑层I区按无振2遍+有振5遍，Ⅱ区位抗剪试验。按无振2遍+有振6遍，Ⅲ区按无振2遍+有振8遍3．5性能参数检测进行碾压。模板周边变态混凝土采取小振动碾碾压：3．5．1配合比验证其中I区无振2遍+有振24遍+无振2遍，Ⅱ区无振在沐若工程的碾压混凝土工艺性试验中，混凝土2遍+有振28遍+无振2遍，Ⅲ区无振2遍+有振32拌和物的亲和性和工作性都比较好，表明混凝土配合遍+无振2遍进行碾压。每一铺筑层碾压完10min后测试其密实度，通过比参数组成合理，能够满足施工设计要求。混凝土拌和物VC值损失较小，对混凝土可碾性影响不大。碾试验，最终获得不同VC值、不同碾压遍数、不同层厚压混凝土拌和物机口和现场取样检测试验结果表明，与碾压混凝土强度和密度的关系曲线。碾压混凝土各性能指标均能满足设计要求，说明所选3．4．3层面处理试验用的配合比是合适的。对连续升层的部位，当层面达到层间问歇时间后，3．5．2现场取芯试验按层面不处理或层面采用砂浆、净浆或一级配混凝土钻孔取芯是评定碾压混凝土质量的综合方法，钻分别处理，再铺筑上一层碾压混凝土进行对比试验，以确定不同的层间允许间歇时间、适宜的层面处理材料孔取芯工作主要针对两个试验阶段碾压混凝土以及变态混凝土区展开，并对所取芯样外观进行描述，以评定和方式。碾压混凝土的均质性和密实性。对于施工缝及冷缝，层面采用高压水冲毛的方法清除混凝土表面的浮浆及松动骨料，处理合格后，均匀对于同一种配合比的相同碾压工况而言，从试验结果可以看出，碾压混凝土的各龄期强度发展正常，能铺1．5～2．0em厚的水泥砂浆或铺3．0cm厚的小级配常态混凝土。够满足设计技术要求。变态混凝土及净浆、砂浆的性能能够满足设计要求。防渗面层的碾压混凝土c20砂浆强度应比碾压混凝土强度等级高一级，在其上摊铺碾压混凝土后，需在水泥砂浆或小级配常态混二级配抗渗达到WIO标准。凝土初凝前碾压完毕。通过对比试验，选择施工缝、冷3．5．3压水试验缝的处理方式(含高压水冲毛时间和压力)及层面处在工艺性试验碾压混凝土达到试验龄期90d时，理材料和配合比。对其进行了现场压水试验。通过取芯一洗孑L一密封一3．4．4平层及斜层碾压施工工艺试验加压一读数，记录流量，并使用最后一次读数计算在该在工艺试验第1阶段以及第2阶段上游围堰阶段压力下混凝土的渗透性。检验结果表明，c15444．40—445．0m高程部位进行平层碾压工艺试验。三级配、cl8020三级配、c。。20二级配碾压混凝土抗渗性能较好，控制在初凝时间内的连续碾压施工的混凝在第2阶段，于上游围堰432．0～441．0m高程部位按土层面间结合良好。l：12的倾斜度进行斜层碾压工艺试验，其上、下平层碾压区长度按8—10nl控制，胚层碾压厚度为30cm。3．5．4原位抗剪试验平层及斜层碾压工艺试验均按无振2遍+有振6在原位抗剪试验中，对90d龄期的试件共进行了遍进行碾压。模板周边变态混凝土采取小振动碾碾压：均按无振2遍+有振28遍+无振2遍进行碾压。(下转第104页)n104人民长江DesignofsafetymonitoringsystemofMurumHydropowerStationinMalaysiaXUHuawei，DUANGuoxue，BAIQirui(1．HydraulicComplexDesignDepartment，ChangfiangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，Wuhan430010，China；2．YangtzeThreeGorgesTechnologyandEconomyDevelopmentCo．，Ltd．，Beqing100038，China)Abstract：AimingattherealityofMurumHydropowerStation，weproposearationallayoutofsafetymonitoringdevicestakingintoaccountstructuralcharacteristicsandgeologicalconditions．Theadvancedbutsimplemonitoringmethodsareadoptedconsid-eringlocalmanpowerresources，religion，lawsandregulations．Measurementdevicesfordeformation，seepage，stressandstrainaswellasstrongearthquakemonitoringdevicesaredesignedtomonitordamstructures，bankslopesandwaterdiversionsystem，andthedevicesaremainlyvibratingwiresensorsanddifferentialresistancesensors．Webrieflypresentthedesign，scaleandfunctionalrequirementsoftheautomaticsafetymonitoringsystem．Keywords：safetymonitoring；damsafety；rollerconcretedam；MurumHydropowerStation{上撮第100页)4结语7组共计28块的试验。其中，沿混凝土试件胶结面剪断的有8件；全部沿混凝土层面处剪断的有14件；其在沐若水电站工程混凝土原材料的试验研究中，他6块，部分从混凝土层面剪断，部分从混凝土试件胶针对骨料石粉含量高的特点，采用粉煤灰、高效减水剂结面处剪断。以及引气剂组合联掺方式进行碾压混凝土配合比设通过试验结果和现场剪断面照片可看出，层间间计，所设计出的碾压混凝土的亲和性和可碾性较好，各歇期在8h以内的试件，其剪断面大都沿昆凝土试件项性能指标均能达到设计要求，且具有明显的经济效胶结面剪断，剪断面起伏较大，部分骨料被剪断，说明益。层面结合很好。间歇时间超过8h以上的试件，其沿两个阶段的碾压混凝土工艺试验，验证了混凝土层面被剪断的概率较高，与采用哪种层间处理材料的的可碾性及施工工艺参数，为大坝碾压混凝土施工积关系不大。累了经验。通过以上试验确定并提出了适合热带季风根据原位抗剪试验成果，采取正常的处理方式进气候条件下的沐若水电站大坝碾压混凝土的施工质量行施工，碾压混凝土摩擦系数值在1．18—1．69，凝控制标准及措施。聚力C值在1．24—1．55MPa。(编辑：郑毅)Mixproportionandroller—·compactedtestofdamconcreteofMurumHydropowerStationYUJinshui‘，WANGLihua，YANGSen(1．SinohydroBureau8Co．，Ltd，Changsha410007，China；2．WaterAfairsBureauofWulongCountyinChongqingCity，Chongqing408500，China)Abstract：TherawmaterialsforconstructionofMurumHydropowerStationisidentifiedasweakorslightweatheredsandstoneandtheartificialfineaggregateisfoundtohavehighcontentofstonepowder．Aimingattheabovedefects，themixproportionde—signwasconductedbyadoptingcompoundmixingwithfly—ash，water—reducingagentandair—entrainingagent，theinfluenceofstonepowdercontentonconcreteperformanceispaidasignificanceattentionto．Thepreliminarydesignwasprovedbylabora—torytest，andtworoller—compactedtechnicaltestswereconductedatupstreamcofferdamandtheoutsideenvironmenttofindabettermixproportionfittingtothelocalclimateandrawmaterials，andtheroller—compactedworkabilityandtechnicalparame·tersoftheconcretewerefurtherverified．Thequalitycontrolstandardandmeasuresforconcreteconstructionareputforward．Keywords：rollerconcrete；mixproportion；technologicaltest；contentofstonepowder；MurumHydropowerStation