高塑性混凝土配合比的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王曉東

（葛洲壩集團(tuán)試驗(yàn)檢測有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 圍堰塑性混凝土概況

某水電站壩址河段位于康定縣孔玉鄉(xiāng)大渡河上，部分庫區(qū)在丹巴縣和小金縣境內(nèi)。距上游丹巴縣城約 47km，距下游瀘定縣城約 89km，距成都市約 402km。電站采用堤壩式開發(fā)，樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成?；炷撩姘宥咽瘔巫畲髩胃?23.50m，右岸 1 條溢洪洞、1 條泄洪放空洞，左岸 1 條深孔泄洪洞、1 條非常泄洪洞。壩址控制流域面積 54036km2，占全流域面積的 69.8%，多年平均流量 774m3/s。水庫最大壩高223.5m，正常蓄水位 1842.00m，相應(yīng)庫容 6.62億m3，總庫容7.06億m3，死水位 1802.00m，調(diào)節(jié)庫容 3.87億m3，具有季調(diào)節(jié)性能。電站裝機(jī)容量 1700MW（425MW×4 臺(tái)），單獨(dú)運(yùn)行多年平均年發(fā)電量 70.15億kWh，上游出現(xiàn)雙江口水庫后多年平均年發(fā)電量 73.64億kWh。

該水電站上游圍堰為基礎(chǔ)全封閉混凝土防滲墻上接土工膜斜墻的土石圍堰。圍堰堰頂高程 1745m。堰體 1709m 高程以上采用復(fù)合土工膜斜墻防滲，堰體高程 1708m 以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲，墻底嵌入基巖 1.0m，最大墻深約 80m，墻厚 1.0m，墻頂軸線長 154m，共劃分為 25 個(gè)槽段，成墻面積約合 8630m2。下游圍堰為基礎(chǔ)全封閉混凝土防滲墻上接土工膜心墻的土石圍堰。下游圍堰堰頂高程 1710m。堰體 1700m 高程以上采用復(fù)合土工膜心墻防滲，堰體高程 1699m 以下堰體及堰基覆蓋層采用全封閉塑性混凝土防滲墻防滲，墻底嵌入基巖 1.0m，最大墻深約80m，墻厚 1.0m，墻頂軸線長 128m，共劃分為 18 個(gè)槽段，成墻面積約合 6940m2。

塑性混凝土的特點(diǎn)是早期抗壓強(qiáng)度增長緩慢，隨著齡期的增長，后期強(qiáng)度增長較快。根據(jù)試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)顯示，通常60d 和 180d 抗壓強(qiáng)度可達(dá) 28d 抗壓強(qiáng)度的 1.5 倍和 1.8 倍左右；其抗拉強(qiáng)度一般為抗壓強(qiáng)度的 1/7～1/12。塑性混凝土的彈性模量一般小于等于2000MPa，與抗壓強(qiáng)度呈直線關(guān)系；破壞滲透比降達(dá) 300 以上；滲透系數(shù)隨時(shí)間的增長而降低。

2 塑性混凝土設(shè)計(jì)要求

該水電站上、下游圍堰防滲墻塑性混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)見表1。

塑性混凝土拌合物性能要求為：① 坍落度，槽口為 180～220mm，機(jī)口為 220～240mm；② 擴(kuò)散度，槽口為340～400mm，機(jī)口為 400～420mm；③ 凝結(jié)時(shí)間，初凝不小于6h，終凝不大于 24h；④ 混凝土密度不小于 2100kg/m3。

3 塑性混凝土配合比設(shè)計(jì)與試驗(yàn)

3.1 原材料

塑性混凝土原材料：“峨塔”P·O42.5 普通硅酸鹽水泥；四川“濤峰”Ⅱ級(jí)粉煤灰；湖南醴陵生產(chǎn)的膨潤土；尼洛河壩骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)的人工砂，細(xì)度模數(shù)為 2.86，石粉含量為 18.9；尼洛河壩骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)的人工骨料，粒徑為5～20mm；減水劑為四川巨星 JX-GBNHY2 高性能減水劑。

表1 混凝土設(shè)計(jì)技術(shù)要求

3.2 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的參數(shù)指標(biāo)、DL/T 5199-2004《水電水利工程混凝土防滲墻施工規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)中的要求及參考其他工程防滲墻塑性混凝土配合比，經(jīng)過室內(nèi)拌合試驗(yàn)論證后，確定了最終試驗(yàn)配合比。按照圍堰施工技術(shù)要求，提出一期施工配合比，見表 2。

由于施工過程中湖南醴陵膨潤土供應(yīng)不足，在其他原材料不變的情況下，采用了四川名山生產(chǎn)的膨潤土，重新對(duì)塑性混凝土進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果，重新選定了二期施工配合比，具體施工配合比見表 2。

表2 塑性混凝土配合比

4 塑性混凝土適應(yīng)性生產(chǎn)工藝試驗(yàn)

在塑性混凝土開始澆筑前，對(duì)拌合樓進(jìn)行了適應(yīng)性生產(chǎn)工藝試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容包括：稱量誤差、投料順序、干拌時(shí)間、濕拌時(shí)間及拌合物和易性、均勻性等。

（1）衡量誤差檢查：分別對(duì)稱量的原材料進(jìn)行校核，結(jié)果滿足 DL/T 5144-2001 標(biāo)準(zhǔn)中的要求。

（2）投料順序：通過各種投料順序試驗(yàn)比對(duì)，最佳的投料順序?yàn)槿斯ど?、粗骨料、膨潤土、水泥、高性能減水劑與水的混合溶液。

（3）拌合時(shí)間：選定 3 種拌合時(shí)間進(jìn)行比對(duì)，確定干拌時(shí)間為 30s，濕拌時(shí)間為 90s 為最佳拌合時(shí)間。

5 塑性混凝土質(zhì)量控制

在施工初期，有 3 個(gè)淺槽試驗(yàn)孔出現(xiàn)拔罐后墻體下沉現(xiàn)象，針對(duì)此情況，業(yè)主組織專家及施工技術(shù)人員進(jìn)行了細(xì)致的分析和研究，通過現(xiàn)場塑性混凝土凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn)，找到防滲墻墻體下沉的癥結(jié)所在：是因?yàn)樗苄曰炷翝仓戤叞喂捱^早導(dǎo)致墻體下沉?，F(xiàn)場塑性混凝土初凝時(shí)間為 12h，拔罐時(shí)為塑性混凝土澆筑后 7～8h，因此不滿足塑性混凝土初凝的要求。

塑性混凝土施工質(zhì)量控制主要采取以下幾個(gè)方面的措施：

（1）加大對(duì)骨料加工系統(tǒng)的質(zhì)量控制，確保生產(chǎn)的骨料含水率、人工砂的石粉含量、細(xì)度模數(shù)滿足規(guī)范中要求，盡可能的提前儲(chǔ)備人工砂、碎石，以便提前使骨料脫水，滿足施工要求。

（2）加強(qiáng)對(duì)拌合樓的檢修及衡量精度的校核，定期對(duì)拌合樓進(jìn)行檢修及計(jì)量設(shè)備的校準(zhǔn)。在每盤塑性混凝土拌合前，嚴(yán)格按照規(guī)定的投料順序及拌合時(shí)間進(jìn)行塑性混凝土的拌合。并且嚴(yán)格對(duì)所有原材料進(jìn)行抽檢，確保滿足規(guī)范要求的原材料用于混凝土拌合中。

（3）適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行配合比調(diào)整，根據(jù)骨料的含水率及人工砂的細(xì)度模數(shù)，進(jìn)行施工配合比的調(diào)整，如計(jì)算骨料的含水量后扣除總的用水量，增加骨料的質(zhì)量，根據(jù)人工砂的細(xì)度模數(shù)的大小，在基準(zhǔn)配合比中人工砂細(xì)度模數(shù)的值每增減±0.2，砂率相應(yīng)按 1% 的幅度進(jìn)行調(diào)整。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行拌合程序及拌合時(shí)間?；炷涟韬蠒r(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照先干拌后濕拌的程序，同時(shí)拌合時(shí)間為干拌 30s，濕拌90s。拌合過程中應(yīng)經(jīng)常檢查拌合物的均勻性，保證膠凝材料尤其是膨潤土拌合均勻，防止結(jié)塊的膨潤土存在拌合物中。

（5）嚴(yán)格控制拌合物的性能。由于塑性混凝土的強(qiáng)度比較低，膨潤土容易在拌合物中產(chǎn)生不均勻性，任何不確定因素都可能對(duì)塑性混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生波動(dòng)。因此在塑性混凝土生產(chǎn)過程中應(yīng)加大對(duì)拌合物性能的檢測頻率，嚴(yán)格將混凝土的坍落度、擴(kuò)散度以及骨料的含水率做為檢測的重點(diǎn)。在滿足現(xiàn)場施工要求的前提下，盡可能的將塑性混凝土的坍落度、擴(kuò)散度控制在設(shè)計(jì)的下限指標(biāo)。

6 施工質(zhì)量檢測

該水電站上、下游圍堰防滲墻于 2012 年 05 月 10 日完工，完工后施工單位對(duì)上、下游防滲墻墻體進(jìn)行鉆孔取芯及注水試驗(yàn)，以論證墻體的完整性及抗?jié)B性等技術(shù)指標(biāo)。經(jīng)檢測，上、下游防滲墻墻體完整性及抗?jié)B性均良好。具體檢測結(jié)果見下表 3。注水試驗(yàn)結(jié)果見附表。

表3 某水電站大壩圍堰防滲墻試驗(yàn)成果匯總表

［通訊地址］四川省武侯區(qū)武侯大道文昌段102號(hào)旁實(shí)驗(yàn)中心（610041）

附表防滲墻SFJ-1注水計(jì)算成果表