馬來(lái)西亞沐若水電站碾壓混凝土原位抗剪試驗(yàn)研究

郭 峰

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司 長(zhǎng)沙市 410007）

1 工程概況

沐若水電站工程地處馬來(lái)西亞婆羅洲島的砂撈越州，壩址位于拉讓（Rajang）河流域源頭沐若河上，距民都魯市約270 km，沐若水電站是拉讓河上游四級(jí)梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的第2個(gè)梯級(jí)電站，距下游已建好的巴貢水電站約70 km。沐若水電站大壩設(shè)計(jì)壩型為碾壓混凝土弧形重力壩，最大壩高151m，大壩工程碾壓混凝土153萬(wàn)m3，常態(tài)混凝土14.6萬(wàn)m3。碾壓混凝土層間膠結(jié)的好壞，將直接影響大壩的運(yùn)行安全，是影響碾壓混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。

沐若大壩碾壓混凝土進(jìn)行了兩次現(xiàn)場(chǎng)碾壓工藝試驗(yàn)。在第一次碾壓工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充進(jìn)行第二次碾壓工藝試驗(yàn)。原位搞剪試驗(yàn)安排在補(bǔ)充試驗(yàn)中完成，共進(jìn)行了7組（28個(gè)試塊）原位抗剪試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

沐若河流域?qū)贌釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫26.5℃，最高氣溫31.5℃。降雨呈微弱性季節(jié)性，平均最旱月份的降雨量約為60mm，平均年降雨量約為3 681mm，估計(jì)降雨歷時(shí)超過(guò)1 h的降雨時(shí)間在沐若壩址每年約140天，年均降雨＞10mm的天數(shù)為118天。所以沫若大壩碾壓混凝土必須在多雨高溫季節(jié)施工。同時(shí)，根據(jù)毛料的地質(zhì)情況，采用石粉代替部分粉煤灰。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，需采取多種綜合措施，才能保證大壩混凝土的施工質(zhì)量。

這樣的話，氣象和毛料地質(zhì)條件對(duì)碾壓混凝土層間膠結(jié)影響很大，為了找到最佳的層間處理技術(shù)，在沐若工地現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展了碾壓混凝土原位抗剪試驗(yàn)研究。

3 試驗(yàn)配合比

本次原位抗剪試驗(yàn)針對(duì)沐若主體大壩C18015 F50W6三級(jí)配碾壓混凝土進(jìn)行，配合比參數(shù)見(jiàn)表1。

4 原位抗剪試驗(yàn)

4.1 層面抗剪參數(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)

根據(jù)《沐若水電站碾壓混凝土重力壩設(shè)計(jì)專題報(bào)告》，碾壓混凝土層間參數(shù)：f′=1.0，c′=1.0MPa。

表1 碾壓工藝試驗(yàn)施工配合比

4.2 試件制備

試驗(yàn)對(duì)選定工況各制備一組試樣，每組試樣制備4塊試件。每塊試件的尺寸為50 cm×50 cm，高度約為30 cm（以碾壓層厚控制），誤差小于2 cm，共制作7組試樣（28塊試件）。各種工況見(jiàn)表2。

表2 碾壓混凝土原位抗剪試驗(yàn)工況

表3 沐若RCC原位抗剪試驗(yàn)成果匯總表

4.3 試驗(yàn)方法

按試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，采用平推法，推力方向與層面方向平行且與振動(dòng)碾壓方向成垂直。試驗(yàn)時(shí)，法向分配為 0.5 MPa、1.5 MPa、2.0 MPa、3.0 MPa 共 4 級(jí)進(jìn)行加壓，按庫(kù)侖表達(dá)式通過(guò)回歸和作圖法(點(diǎn)群中心法)計(jì)算求出峰值強(qiáng)度 f′、c′值。

抗剪斷強(qiáng)度用庫(kù)侖公式τ＝σf′＋c′表示。

4.4 試驗(yàn)成果

原位抗剪試驗(yàn)進(jìn)行了7組180 d齡期混凝土試驗(yàn)，共28塊試件，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

5 數(shù)據(jù)分析

（1）層間結(jié)合各工況的摩擦系數(shù)f′在1.02～1.69之間；層間結(jié)合各工況的粘聚力 c′在（1.07～1.55）MPa 之間。

（2）B3是碾壓混凝土初凝前進(jìn)行鋪灑凈漿處理，摩擦系數(shù)f′與 粘聚力 c′結(jié)果為最高；B1與B2屬于碾壓混凝土初凝前不處理直接上升方式，B1、B2的摩擦系數(shù)f′、粘聚力 c′結(jié)果次之；B5 屬于混凝土初凝之后，終凝之前采用鋪灑砂漿上升方式，B6、B7同屬于碾壓混凝土終凝之后，B6采用鋪灑砂漿處理，而B(niǎo)7采用提高一個(gè)等級(jí)一級(jí)配常態(tài)混凝土接縫處理，B5、B6、B7摩擦系數(shù)f′、粘聚力c′值結(jié)果相當(dāng)，但相對(duì)于B1、B2又稍低一些。B4屬于混凝土初凝之后，終凝之前未處理直接上升方式，其摩擦系數(shù) f′、粘聚力 c′值結(jié)果最差。

（3）在碾壓混凝土初凝（初凝時(shí)間為12 h35min）之前采用不處理直接上升間隔時(shí)間為2 h46 min的摩擦系數(shù)f′為1.30、粘聚力 c′為 1.52MPa；間隔時(shí)間為 8 h12min的摩擦系數(shù) f′為 1.43、粘聚力 c′為 1.52MPa，兩者摩擦系數(shù)f′、粘聚力c′結(jié)果相當(dāng)。

（4）混凝土初凝（初凝時(shí)間為12 h35 min）之前，采用鋪灑水泥凈漿間隔時(shí)間為8 h16 min上升方式的摩擦系數(shù) f′為 1.69，粘聚力c′為1.55MPa；未處理直接上升間隔時(shí)間為8 h12 min的摩擦系數(shù) f′為 1.43、 粘聚力 c′為 1.52 MPa，摩擦系數(shù)f′鋪凈漿的效果明顯好于未處理直接上升的結(jié)果。但兩種上升方式的粘聚力c′值結(jié)果相當(dāng)。

（5）混凝土初凝之后，終凝（終凝時(shí)間為21 h20 min）之前間隔時(shí)間為14 h58min采用未處理直接上升的摩擦系數(shù) f′為 1.02，粘聚力 c′為 1.07MPa；間隔時(shí)間為15h12min采用鋪灑砂漿上升的摩擦系數(shù)f′為1.21，粘聚力 c′為1.27MPa；采用鋪灑砂漿的摩擦系數(shù)f′、粘聚力 c′值明顯高于未處理直接上升的結(jié)果。

（6）混凝土終凝之后，采用鋪灑水泥砂漿間隔時(shí)間為77 h58min上升方式的摩擦系數(shù)f′為1.18，粘聚力c′為1.24MPa；采用提高一個(gè)等級(jí)一級(jí)配常態(tài)混凝土間隔時(shí)間為78 h14min上升方式的摩擦系數(shù) f′為 1.24、粘聚力 c′為 1.25MPa，兩種上升處理方式的摩擦系數(shù)f′、粘聚力c′值結(jié)果相當(dāng)。

（7）采用石粉作為摻合料的碾壓混凝土的親和性和可碾性較好，但在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制石粉含量。在現(xiàn)場(chǎng)原位抗剪試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)骨料有裹粉現(xiàn)象，在大壩碾壓混凝土施工中應(yīng)引起重視。

根據(jù)本次馬來(lái)西亞沐若碾壓混凝土原位剪切試驗(yàn)成果，采取正常的處理方式進(jìn)行施工，碾壓混凝土摩擦系數(shù) f′為（1.18～1.69），粘聚力 c′為（1.24～1.55）MPa。

6 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)本次馬來(lái)西亞沐若碾壓混凝土原位剪切試驗(yàn)成果，采取正常的處理方式進(jìn)行施工，碾壓混凝土摩擦系數(shù) f′為（1.18～1.69），粘聚力 c′為（1.24～1.55）MPa。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工的需要，確定了現(xiàn)場(chǎng)碾壓混凝土層間處理的方法：

層間間隔6 h以內(nèi)，層間不做處理，直接鋪料上升；層間間隔（6～10）h，層間加鋪水泥凈漿后鋪料上升；層間間隔（10～12）h，由質(zhì)檢和試驗(yàn)當(dāng)班負(fù)責(zé)人員現(xiàn)場(chǎng)判定情況后可加加鋪水泥凈漿后鋪料上升；層間間隔超過(guò)12 h，層間按施工縫面處理。