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瀑布沟水电站大坝防渗墙混凝土配合比试验及应用 宁全纪 ， 陈寓新 ( 1 葛洲坝集团试验检测有限公司 湖北 宜昌4 4 3 0 0 2 ； 2 葛洲坝集团基础工程有限公司 湖北 宜昌4 4 3 0 0 2 ) 摘 要 瀑布沟电站河床覆盖层深厚， 大粒径块石多、 架空现象严重， 设计要求防渗墙混凝土早期强度 低、 后期强度等级高， 弹性模量相对较低。 为此， 在大坝防渗墙施工前， 在坝址上游右阜进行 了防 渗墙生产性试验， 以对大坝防渗墙的施工工艺和混凝土配合比进行试验研究。本文主要介绍 了 生产性试验阶段以及大坝防渗墙正式施工阶段的配合比试验研究及应用情况。 关键词 瀑布沟水电站； 防渗墙试验段； 大坝防渗墙； 配合比 中图分类号 ： T v 4 4 文献标识码 ： B 1工程概 况 瀑布沟水电站位于大渡河 中游 四川省 汉源和甘洛两县交界处 ，电站采用坝 式开 发 ， 由直心墙砾石 土心墙 堆石坝 、 溢洪道 、 引水发 电建筑物 、 泄洪洞 、 放空洞 、 尼 日河 引水工程等 部分组成。 电站装机 容量 3 3 0 0 M W， 是一座以发电为主， 兼有防洪、 拦 沙等综合利用效益 的大型水 电站 ，工程等 级为 I 等工程 。 瀑布沟水电站大坝防渗墙设计为两道 混凝土墙，墙厚均为 1 2 m，两墙间净距为 1 4 m， 最大墙深约为 8 3 m， 轴线全长 1 7 5 m ， 总成墙 面积约 1 8万 r n 2 。上 游墙插入大坝 心墙体中 1 5 m， 下游墙和廊道连接， 上下游 防渗墙墙底设双排帷幕灌浆，上游防渗墙 体向上游 3 m、 下游防渗墙体向下游 3 m， 以 及两墙 之间均以高塑性粘土填筑 ，直 至超 过墙顶 5 m后以砾石土填筑 。 2防渗墙试验段 2 1 试 验段混凝土设计技术要求 设计对大坝防渗墙试验段混凝 土的技 术要求见表 1 。 2 2试验段 配合比设计试验 根据设计技术要求，室内进行了配合 比设计试验 。水泥采用峨眉 山水泥厂生产 的 P 0 4 2 5级水泥 ， 粉煤灰采用攀枝花电厂 的 级粉煤灰 ，骨料采用觉 托砂石系统生 产 的人 工砂和碎石 ，减 水剂 采用昆明生威 外 加剂 厂生产 的 S W N H 2 0 0 0缓凝高 效减 水剂 ，引气剂采用 昆明生威外 加剂厂生产 的 S W 引气剂 ，以上材料经检测均 满足相 关规范要 求。室内配合 比设 计试验选择不 同的水 灰比 、 砂率和外加剂掺量 ， 通过试拌 最终确定最佳砂率 、最优外加剂掺量和满 足设计要求坍落度及扩散度 的单位用水 量。 根 据选定 的参数进行拌和并成型 ， 试 验 段配合 比 设计试验成果见表 2 、 表 3 。室内 配合 比试验成果表明，混凝土拌和物性能 ( 塌 落度 、 扩 散度 、 凝 结时 间 ) 、 抗渗性 能 、 9 0 d 抗压强度满足设计技术要求， 2 8 d抗压 强度和 9 0 d 弹性模量不满足设计要求。抗 压强度成果表 明 ，在满足 R 14 0 MP a时 ， R 在 3 0 MP a以上 ，无 法满足 2 8 d强度 低 ( 2 5 MP a ) 、 9 0天强度高的要求 。导致此成 果 出现 的原 因之一是试验用水泥 的早期强 度 较 高 ，其 3 d抗 压 强 度 为 2 8 d强 度 的 5 3 ， 所以在后期防渗墙正式施工时， 配合 比研 究试验应尽 可能选 用后 强型水 泥 ， 至 少是非早强型的，同时在配合比中应尽量 使用较大掺量的优质粉煤灰。 2 - 3 试验段混凝土检测 成果 在拌和楼机 口取样进 行混凝土性能检 测 ， 混凝土塌落度平均值为 1 8 4 m m ， 扩散度 平均值为 3 8 5 mm， 7 d 、 2 8 d 、 9 0 d抗压强度平均 值 分 别 为 2 4 _5 MP a、3 6 4 MP a、 4 5 9 MP a ， 9 0 d 弹性模量平 均值为 ! 8 8 X 1 0 4 MP a ， 9 0 d抗渗 标 号为 W1 3 。从试验段施工情况看 ， 混凝土 拌和物施工性能欠佳 ， 主要表现在混凝土流 动性差， 塌落度损失较快， 有少量泌水现象。 2 4试验段配合 比存在 的问题 试验段配合 比设计成果表 明，采 用现 有常规材料来拌制达到设计要求的防渗墙 混凝 土 ( R 1 6 ， 高强低 弹 ) 是 不可 能 的， 必须对材料( 水泥 、 掺和料 、 外加剂等) 进行研究选择 。如就现有材料 来确 定配合 比， 就只能以满足 R 。 要求为主。 3大坝防渗墙配合比 3 1 大坝防渗墙混凝土设计技术要求 通过防渗墙试验段的施工，设计将大 表 1 防渗墙试验段混凝土设计技术要求 凝结 时间( h ) 抗压强度f 坍落度 扩散度 密度 项目 ( I n m) ( mm ) ( k g m3 ) 初凝 终凝 2 8 d 设计 l 8 0 2 2 0 3 4 0 - 4 0 0 6 2 4 2 1 0 0 2 5 要求 表 2 防渗墙试 验段 混凝土室 内设计配合比 配合比参数 材料用量(k 水胶 粉煤 砂率 减水 引气 粉煤 灰掺 剂掺 剂掺 水 水泥 砂 小 比 () 灰 量( ) 量( ) 量( ) 0 3 7 3 5 4 3 O6 O O 5 1 6 5 2 9 0 1 5 6 7 2 9 5 9 P a 1 9 0 d弹性 9 0 d抗渗 模量 标号 ) d r MP a 1 4 0 3 X 1 0 4 W 1 2 C ( 表 3 防渗墙试验段混凝土配合比室内设计试验成果 拌和物和易性 凝结时间( h ) 抗压强度( MP a ) 含气量( ) 密度 9 0 d弹性模量 9 0 d抗渗标号 ( k s ms ) ( 1 0 4 MP a ) 塌落度 m m) 扩散度( m m) 初凝 终凝 7 d 2 8 d 9 0 d 2l 】 4 0 6 4-2 1 4 2 l 8 7 2 4 3 6 2 2 O 3 29 4 3 2 3 72 W 1 2 表4 大坝防渗墙混凝土设计技术要求 骨料最大粒径 坍 落度( mm ) 扩散度( mm】 1 h塌落度保 凝结时间f h ) 9 0 d抗压强度 9 0 d弹性模量 ( mm) 持值( ram ) 密度 ( k s m ) 9 0 d抗渗标 号 初凝 终凝 f MP a 1 ( MP a ) 4 0 1 8 - 2 2 3 4 4 0 l 5 6 2 4 2 l 00 4 5 3 3 xl 0 4 W l 2 表 5 大坝防渗墙混凝土室内设计配合比 配合比参数 材料用量( k g m 3) 粉煤灰 减水剂 引气剂 水胶比 砂率( ) 水 水泥 粉煤灰 砂 小石 中石 减水剂 引气剂 掺量( ) 掺量( ) 掺量( ) 0 3 4 40 4 5 O 7 O O O 6 1 43 2 5 2 1 6 8 8l 6 5 9 8 3 9 9 2 7 7 00 2 5 2 注： 表 中水泥为峨眉山牌 P L H4 2 5低热硅酸 盐水泥 ， 粉煤灰 为内江白马 I 级 灰， 骨料为人 工砂石 ， 减水剂 、 引气剂为上海麦斯特 P HE OP L US 2 5聚 羧酸类 高效减水剂和 MI CROAI R2 0 2型 引气剂。 坝防渗墙混凝土技术指标进行了调整，调整 后的技术要求见表 4 。 3 2大坝防渗墙配合 比设计试验 由于试 验段的配合 比设计 未能完全满 足 设计对 混凝土的技术要求 ，从调整后 的大坝 防渗墙混凝土技术指标看 ， 设计对 9 0 d强度要 求提高， 同时对 9 0 d 弹性模量值略微放宽， 但 总体仍 为高强低弹混凝土。为此 ， 业主召开了 大坝 防渗墙 混凝土 技 术讨论 会 ， 明确 由瀑 布 沟电站试验检测中心负责大坝防渗墙配合 比的 设计 研 究_T作 ，主要 思 路为 应用 低 热 水泥 ， 利用其早期强度低 ， 后期强度增 幅大 的特 点 ， 同时 采用 加 大粉 煤灰 掺 量 降低 混 凝土 早期 强度 ， 提高 后期 强度 的 增长 率 ， 使 混凝 土强度 发展 规律更 加接 近设计要求 。 根据 述 方案进行配 合 比室 内设计 试验 研 究 水泥 采用 不 同 比表 面积 的峨 眉 山牌 P L H4 2 5低热硅酸盐 水泥 ，粉煤灰为内江 门 马 I级灰和成 都博 磊 级灰 ， 细 骨料 、 粗骨料 均采用觉托砂 石系统生产 的人工 骨料 ，减水 剂采用 了成都 华庭 牌萘 系减水剂 和上海麦斯 特 P HE O P L U S 2 5聚羧酸 类两种高效 减水剂 ， 引 气 剂 为 七海 麦 斯 特 公 司 生 产 的 MI C R O A I R 2 0 2 。通过试验研究： 采用低热水泥、 降低 水泥 比表 面积并高掺粉煤厌 能够 有效降低混 凝土 7 d 、 2 8 d强 度 ， 同 时大 幅提高 2 8 d到 9 0 d 的强度增长率 ，聚羧酸类高效减水剂拌制 的混凝土 ， 其工作性能更加优越， 混凝土流 动性和塌落度保持值均较萘系减水剂好。 最 终 提供的大坝 防渗墙施 工配合 比见表 5 。 3 - 3大坝防渗墙混凝土检测成果 对拌 和楼生产 的混凝 土进行严格 的质量 控制 ，并按照规范要 求频率进行物理 力学性 能试验检测。从检测成果看， 混凝土拌和物的 塌落度、扩散度和含气量满足设计要求 ， 抗 渗等级满足设计要求 ，抗压强度随时间的 增长 而 增大 ，混 凝 土芯 样强 度低 于 相 应槽 孔 的机 口强 度 ， 符合 一般 规律 ， 但 弹性 模量 高 于设计要 求 。经过设 计研 究 同意 ， 混 凝土 以控制强度为主。 拌和楼机 口混凝土具体试 验检测成果如下。 混凝土拌和物 ： 塌 落度平均值 1 8 2 mm， 扩 散度平均值 4 5 0 mm， 含气量平均值 为 3 6 ， 混 凝土平均温度 2 3 O 。 混凝土力学性能 ： 2 8 d抗压强度平均值 为 2 4 9 MP a ， 9 0 d抗 压 强 度 平 均 值 为 4 6 1 MP a ， 1 8 0 d抗压强度平均值 为 5 2 4 MP a ， 9 0 d劈 裂抗 拉 强 度平 均 值 为 3 1 8 M P a ， 9 0 d抗 渗 等级 W1 3 ， 9 0 d 弹性模量平均值为3 6 8 x l 0 4 M P a 。 混凝 土芯样抗 压强度 ： D S 一 7 槽 孑 L ， 1 7 7 d 龄期 ， 6 ml 6 m平 均 值 为 3 8 9 MP a ， 1 9 m 3 5 m 平 均 值 为 3 9 9 MP a ， 4 1 I T I 5 2 m 平 均 值 为 4 8 4 MP a ； D X一 2 4 #槽 孔 ， 1 2 2 d龄 期 ， 9 m一 1 4 m 平 均 值 为 4 2 6 M P a ， 1 6 m 2 0 m 平 均 值 为 4 8 3 MP a ， 3 1 n l 3 3 m平均值为 4 9 1 MP a 。 3 4大坝防渗墙 成墙 质量榆查 为检测大坝防渗墙 成墙质量 ， 除进行 了压 水试验外， 还进行了钻孔电视录像 、 钻孑 L 全景 图像测试、 单孑 L 声波测试 、 对穿声波测试 、 声波 C T和声波层析成像测试等全面的物探检测。 检测结 果显示混凝土 浇筑 密实 ，成墙 质量 良 好 ， 各项指标均满足设计 要求。 4结语 设计对大坝防渗 墙混凝土 的总体要求特 点是高强度 、 低弹性模量 ， 从试验段情 况看 ， 以 常规材料 ( 主要 是水泥 、 粉煤灰 、 外加剂 ) 配 制 的混凝 土很难满足设计要求 ， 同时施工性能欠 佳。通过采用 低热水泥 、 高掺 I级粉煤灰 、 聚 羧酸高效减水刺配制 的混凝土 ， 其性能指标更 加接近设计要 求 ， 且施工性 能优 良， 但弹性 模 量指标仍不 能满足设计要求 。由于低热 水泥 的特殊性能特点， 混凝 土后期强度有较大的增 长空间， 为此， 建议适度降低混凝土强度指标， 以满足弹性 模量的要求 。陕西 水 利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 )