溪洛渡水电站大坝混凝土配合比优化试验研究 5页

lll水利水电施工2010·第2期总第119期溪洛渡水电站大坝混凝土配合比优化试验研究露杨富亮张利平王冀忠／(中国水利水电第三工程局有限公司)【摘要】溪洛渡水电站拦河大坝为双曲拱坝，最大坝高278m,大坝混凝土设计要求高。为了节约水泥，特别是提高混凝土的极限拉伸值、自生体积变形性能，在混凝土配合比设计时采取了选用品质优良的高效缓凝减水剂和引气剂、高内含MgO水泥，掺用优质粉煤灰等技术措施，使优化的大坝混凝土配合比具有单位用水量少水泥用量少、自生体积变形性能好等特．最。【关键词】溪洛渡水电站大坝混凝土配合比极限拉伸值自生体积变形位用水量小、水泥用量少、自生体积变形性能好等特点。针1前言对大坝A、B、C区混凝土配合比进行了优化试验研究，最终优化的混凝土施工配合比各项性能指标满足设计要求。溪洛渡水电站大坝为双曲拱坝，最大坝高278m，坝体混凝土约700万，大坝受力条件复杂，混凝土抗裂性2大坝混凝土设计要求能要求高。通过采取掺用优质I级粉煤灰、缓凝高效减水剂和引气剂，并采用高内含M)水泥等技术措施，使优化溪洛渡大坝混凝土分为A、B、C三个区域，主要技后的混凝土配合比各项性能指标满足设计要求，而且具有单术要求见表1。表1大坝混凝土主要技术要求序号1二程部位强度龄期抗压强度抗拉强度抗冻等级抗渗等级极限拉伸绝热温升允许自生体积变形混凝土等级(d)(M|Pa)(M【Pa)(×104)(℃)水胶比(×i0-6)级配1大坝A区Cl804018O40≥3．2≥F300≥W15≥1．00≤28≤0．42<～2O二、三、四2大坝B区C18o3518O35≥3．0≥F300≥W14≥O．95≤27≤0．46<一一2O二、三、四3大坝C区Cl803018030≥2．8≥F300≥Wl3≥O．90≤26≤0．50<一20二、三、四4闸墩、孔口C90429042≥3．4≥F300≥W15≥1．05≤29≤O．42<一2O3．1试验原材料3混凝土配合比优化试验研究3．1．1水泥采用华新水泥(昭通)有限公司生产的堡垒牌42．5混凝土配合比优化的目的是在满足建筑物结构要求中热硅酸盐水泥(以下简称华新水泥)、四川广安腾辉水的条件下，配制出具有较好施工性、强度、耐久性和经泥厂生产的双枪牌42．5中热硅酸盐水泥(以下简称双枪济的混凝土。水泥)，检测结果见表2、表3，水泥品质指标满足国标表2水泥物理力学性能检测结果密度比表面积凝结时间(h：rain)抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)水泥厂家(安定性g／cm3)(m2／kg)初凝终凝3d7d28d3d7d28d华新3．2O3322：393：25合格18．527．752．34．46．28．8双枪3．2O3163：104：22合格27．O33．548．35．67．29．2GB2002003≥250≥60min≤12h合格≥12．0≥22．0≥42．5≥3．0≥4．5≥6．5CTGPC·XLDO1250～320≥60rain≤12h合格≥12．0≥22．049±3．5≥3．o≥4．5≥7．5·74·n试验研究和金沙江溪洛渡工程标准CTGPC·XLD01的技术要求。3．1．4骨料粗骨料采用溪洛渡工程中心场料场生产的斑状玄武表3水泥化学性能检测结果岩人工碎石，细骨料采用大戏场灰岩人工砂(F．M一烧失量MgOS()3碱含量水化热(kJ／kg)水泥厂家()()()()2．62，石粉含量11．8)，粗骨料级配比例：四级配，为3d7d特大石：大石：中石：小石一35：20：20：25，三级配华新0．584．671．64O．39221．O265．O为大石：中石：小石一50：20：30；二级配为中石：小双枪O．524．O12．53O．51230．0273．5石一60：4O。GB20O2003≤3．0≤5．0≤3．5≤O．60≤251≤2933．2混凝土配合比试验CTGPC·XID01≤3．04．2～5．O≤3．5≤O．55≤241≤283按照三峡总公司试验中心“金沙江溪洛渡水电站工程混凝土试验研究总报告”(以下简称总报告)推荐的大3．1．2粉煤灰坝A、B、C区混凝土配合比设计选择的主要参数，进行采用云南宣威电厂I级粉煤灰，检测结果见表4，其了混凝土拌和试验，混凝土坍落度按50~70mm、含气量品质指标满足金沙江溪洛渡工程标准CTGPC·XLD02按4．5～5．5控制，粉煤灰掺量35。的I级粉煤灰技术要求。32．1混凝土拌和物表4粉煤灰品质检测结果混凝土拌和物试验结果见表5。试验结果表明，两种细度需水烧失量含水率SO水泥、两种减水剂对混凝土单位用水量的影响无显著差粉煤灰厂家量比3碱含量密度()()()()()()(kg／m3)别，四级配混凝土为82kg／n13，三级配混凝土为88～9Okg／，二级配混凝土为100~102kg／ma。四级配、j三级宣威电厂8．2921．O9O．09O．240．852340配和二级配混凝土的单位用水量较总报告推荐的用水量CTGPC·XLD02≤12≤95≤5I级．0≤1．0≤3．0≤2．7分别降低了约6kg／m。、3～5kg／rn3和10kg／m3。混凝土的单位用水量降低，不仅节约了水泥，而且给混凝土的3．1．3外加剂温升带来益处，同时也对混凝土拱坝的抗裂性能有利。减水剂采用浙江龙游外加剂厂生产的ZB一1A、江苏在相同的试验条件下，AIR202引气剂的掺量随减水博特新材料有限公司生产的JM—IIC，掺量为0．5～剂品种不同而有所差别，}昆凝土拌和物在达到相同坍落0．BoA。引气剂采用巴斯夫化学建材(中国)公司生产的度、含气量条件下，JM—IIC减水剂比ZB一1A减水剂的AIR202，掺量0．1‰～O．2‰。混凝土引气剂掺量要增加0．1‰左右。表5混凝土拌和物试验结果使用部位强度等级水胶比级配用水量粉煤灰掺水泥砂率()减水剂及引气剂坍落度含气量(kg／m0)量(％)掺量()(×10—4)(ram)()1O032ZB一1A／O．61．4665．5四82华新24ZB一1A／O．51_4584．9大坝A区C18040F300W150．41883528ZB一1A／0．51．4535．4四82双枪24ZB一1A／O．52．0685．2四82华新24JM一Ⅱc／o．52．7765．O10033ZB一1A／0．61．4625．1四82华新25ZB一1A／O．51．2674．9大坝B区C18035F300Wl4O．45903529ZB一1A／O．51．4565．0四82双枪25ZB一1A／O．51．5715．O四82华新25JM—lIc／o．52．5804．9四8226ZB一1A／O．51．O594．81O2华新34ZB一1A／0．61．2605．39030ZB一1A／0．51．1605．0大坝C区C18o30F300Wl30．4935四82双枪26ZB一1A／0．51．2685．0四8226JM—lIc／o．52．4685．0华新10234JM一1c／o．62．6725．83．2．2混凝土的性能试验混凝土抗压强度、劈拉强度试验结果见表6。(1)抗压强度、劈拉强度。从试验结果可以看出，使用华新水泥或双枪水泥，·75·n水利水电施工2010·第2期总第119期表6混凝土抗压强度、劈拉强度试验结果抗压强度(MPa)劈拉强度(MPa)使用部位强度等级水胶比级配水泥7d28d90d180d7d28d90d180d21．133．044．85O．31．552．483．183．44四华新24．540．052．059．51．732．703．353．88大坝A区C18o400．4123．838．751．560．21．642．283．173．55四双枪27．038．751．660．51．772．533．183．93四华新24．535．65O．960．61．412．452．983．5717．531．242．251．41．392．O82．493．48四华新22．736．746．857．51．722．142．993．61大坝B区C180350．4518．631．643．551．71．251．912．693．22四双枪26．140．048．354．41．882．792．983．57四华新2O．O33．443．652．21．532．282．963．13四18．429．142．546．91．402．112．843．28华新13．525．934．643．O1．241．762．922．9516．326．938．046．31．391．782．833．19大坝C区C180300．49四双枪19．33O．742．648．71．562．142．813．44四19．531．342．651．41．182．112．743．2O华新17．328．339．245．91．251．812．672．67180d设计龄期时，大坝A区C。。40F300W15混凝土抗压土弹性模量试验结果见表8。强度基本在60．0MPa左右，大坝B区Cso35F3O。W14混从试验结果可以看出，180d设计龄期的混凝土极限凝土抗压强度在52．0～57．0MPa之间，大坝C区拉伸值，大坝A、B、c区均在(1．02～1．12)×10之C18。30F300W13混凝土抗压强度在43．0～50．0MPa之间，均满足设计要求，大坝A区C1。40F300W15混凝土间，都存在较大的富余强度，有进一步优化的余地。极限拉伸值较设计要求富余度稍小；180d设计龄期的混(2)混凝土极限拉伸值、弹性模量。凝土抗压弹性模量在42．0～48．0GPa之间，弹性模量混凝土极限拉伸值、轴拉强度试验结果见表7，混凝较高。表7混凝土极限拉伸值、轴拉强度试验结果极限拉伸值(×10)轴拉强度(MPa)使用部位强度等级水胶比级配水泥品种减水剂7d28d90180d7d28d90d180dO．71O．941．OO1．O91．852．623．263．56华新大坝A区C18o400．41四ZB一1A0．791．OO1．061．072．O52883．374．12四双枪O．670．981．111．121．882．983．713．86大坝B区C180350．45华新ZB一1A0．740．981．O81．121．8O2．463．183．64四0．68O．891．OO1．O21．662．482．983．55华新ZB一1AO．73O．961．O61．111．642．382．983．43大坝C区Clso30O．49四双枪O．770．961．O31．042．392．723．403．96四O．660．941．051．O71．772．573．O73．68华新JM一ⅡC0．600．861．031．121．442．212．863．31表8混凝土弹性模量试验结果抗压弹模(GPa)轴拉弹模(GPa)使用部位强度等级水胶比级配水泥品种减水剂7d28d90d180d7d28d90d180d大坝A区C180400．41华新ZB一1A35．940．343．848．032．635．442．651l3大坝B区Ct8o350．45华新ZB一1A34．138．042．443．928．138．636．742．1四华新33．238．541．542．032．637．638．440．1ZB一1A大坝C区C180300．49四双枪34．338．243．545．736．037．841．6446四华新JM—IIC32．937．641．043．333．837．038．442．5·76·n试验研究ll(3)混凝土自生体积变形。MgO的含量为4．67，双枪水泥Mg()的含量为4．O1，由于溪洛渡工程混凝土粗骨料采用玄武岩为母岩，溪洛渡工程标准规定水泥中MgO的含量4．2～5．O。混凝土自生体积变形为收缩型。为了有利于高拱坝的抗试验结果印证了高内含MgO水泥可以提高混凝土的自生裂性，提出了混凝土自生体积变形不超过一2O×1O的体积变形，这对提高溪洛渡高拱坝的温控抗裂是有利的。设计要求，在配合比优化过程中采用高内含MgO水泥等由大坝A区、B区、C区的混凝土自生体积变形结措施，来提高大坝混凝土的自生体积变形，混凝土自生果可知，随着水胶比的增大即胶凝材料用量的减少，混体积变形试验结果见表9和图1。由试验结果可以看出，凝土级配由二级配到四级配，混凝土自生体积变形呈现相同配合比条件下，1年龄期混凝土自生体积变形：华新的膨胀变形更加明显，1年龄期混凝土自生体积变形在水泥呈现微膨胀变形，达2．2×10一；双枪水泥仍为收缩(13．1～19．1)×10之间。由此可见，大坝混凝土施工加：25变形，达一12．8×10，比华新水泥多收缩15．0×10采用大粒径骨料级配有利于溪洛渡大坝混凝土的抗∞裂安∞∞∞∞的微应变。这与两种水泥中MgO的含量有关，华新水泥全性。表9混凝土自生体积变形试验结果自生体积变形试验值(×lO0)水泥强度等级水胶比级配1d3d7d14d21d28d35d49d56d63dC180400．4109．310．95．83．O一4．4—7．85—7．8—7．5—13．3华新C18o350．45O11．113．712．O7．23．81．33．2一O．4一O．12C18o30O．49四08．41O．311．26．55．73．33O．62．02．O双枪C18o400．41O10．8O．4O一8．7—12．9—16．3—16．8—18．018．6水自生体积变形试验值(×10)泥强度等级水胶比级配70d77d88d98d105d119dI33d147d161d175dC18040O．41—9．6—8．11—8．78——8．07—6．966．32—2．60O．O36．59—4．35华新C18o350．45—1．31．8——2．451．51O．445．325．673．658．878．80C18030O．49四O．2O．5—1．33——0．401．434．027．0O5．628．OO7．93双枪Clso400．4118．9—17．0—17．316．4—17．7—15．8—15．4—15．0—12．716．1水自生体积变形试验值(×10—0)泥强度等级水胶比级配182d212d243d274d302d333d363dC18040O．41—3．42——1．450．942．O9一O．672．912．2O华新C18o35O．459．1512．1312．5614．742O．3119．11C18o300．49四7．O612．O912．7413．6O11．3O14．4613．1O双枪C18o400．41—16．2——14．68—1O．638．19—1O．94—11．58—12．81廿华新(MgO：4．67％)’水胶比=O．45，最大粒径=80，大坝B区～华新(MgO：4．67％)，水胶比=O49，最大粒径=150，大坝C区-r华新(MgO：4．67％)，水胶比：0．4l，最大粒径-40，大坝A区甲2：瓤d)4I蛙皿—图1混凝土自生体积变形图(4)混凝土抗冻性及抗渗性。不小于4．5％等技术措施，提高了混凝土的抗冻性能，大混凝土的抗冻性能是表征混凝土耐久性的重要指标。坝混凝土的抗冻性与抗渗性试验结果见表1O。溪洛渡工程对混凝土耐久性极为重视，提出了不小于由试验结果可见，大坝A、B、C区混凝土，由于大F300的高抗冻性指标。在配合比设计时，采取较小水胶掺量粉煤灰(35)且试验龄期较短，混凝土的抗冻性比、高效减水剂和引气剂联合掺用、控制混凝土含气量随水胶比的增大有所降低，300次冻融循环后，大坝B、·77·n水利水电施工2010·第2期总第119期表l0大坝混凝土抗渗性、抗冻性试验结果含气量试验龄期抗冻(300次冻融循环后)抗渗(加压到1．5MPa后)部位设计要求水胶比级配()(d)w()P()渗水高度(mm)结果评定A区Cl8o40F300W150．415．528】．3198．8032．7>W15B区C18035F300W140．455．0282．6O88．2650．0>W15C区Cl8030F300W130．49四4．8283．2l87，415O．7>Wl5C区混凝土的相对动弹模量较大坝A区混凝土明显下降、B、C区均在(1．O2～1．12)×10之间，可满足设计要质量损失率较大坝A区混凝土明显增大，但大坝混凝土求，大坝A区C。。40F300W15混凝土极限拉伸值较设计抗冻性均满足F300，抗渗性均大于w】5的设计要求。要求富余度稍小。(4)不同水泥品种且水泥中Mg()含量不同，对混凝4结束语土自生体积变形影响较为显著，华新水泥(MgO含量4．67)比双枪水泥(Mg()含量4．O1％)混凝土自生体本文试验研究是在大坝?昆凝土配合比设计总报告的基积变形在1年龄期时膨胀15．0×10的微应变。础上进行的，比设计阶段对混凝土原材料性能要求有所提(5)溪洛渡工程大坝混凝土设计龄期为1803，对耐高。通过对大坝混凝土配合比的优化试验，总结归纳如下：久性的要求较高，为了节约水泥，降低混凝土的水化热(1)四级配、三级配和二级配混凝土的单位用水量，温升，在配合比参数选择时，采用较小水胶比、中热水较总报告推荐的用水量分别降低了约6kg／m3、3～5kg／泥、I级粉煤灰掺量35、高效减水剂和引气剂联掺，和1Okg／。混凝土的单位用水量降低，不仅节约水泥，既保证了混凝土的强度，又保证了混凝土的耐久性。而且对混凝土拱坝的温控抗裂有利。(6)由于采用适中的砂率，控制人工砂石粉含量(2)大坝A、B、C区混凝土180d龄期的抗压强度均1O～15，35掺量掺I级粉煤灰，掺用优质引气剂高出各等级混凝土配制强度10MPa左右，有较多的富余度。控制混凝土含气量5．O以上，配制出的混凝土黏聚性较(3)180d设计龄期的混凝土极限拉伸值，大坝A、好，保证了混凝土的良好工作性。苏丹麦洛维水电站十台机组全部并网发电苏丹总统巴希尔、中国驻苏丹大使李成文出席庆典当地时间2010年4月8曰，随着苏丹总统巴希尔按下启动按钮，麦洛维水电站第lo台机组并网发电。这标志着经过CCMDJV七五联营体7年的艰苦努力，苏丹麦洛维水电站的大坝建设和发电机组安装与调试全部完成工程开始发挥最大效益。在庆典现场，巴希尔总统按下电站第l0台机组并网发电的启动按钮，并发表了热情洋溢的讲话。他全面阐述了麦洛维大坝对苏丹经济社会建设的重要性，高度评价了日趋深厚的中苏友谊，盛赞以中国水电股份公司等为代表的中国公司在建设麦洛维水电站工程中为推动苏丹国家经济发展所作出的杰出贡献。同时，巴希尔总统表示，麦洛维水电站工程的完工，不仅实现了苏丹人民百年来的梦想，而且将作为苏丹水利事业发展的样板工程，为苏丹今后的发展提供强有力的支持。麦洛维水电站位于苏丹首都喀土穆以北约350km处，是尼罗河干流的第二大水电项目，全长9．7km，是世界上最长的大坝。麦洛维水电站以发电和灌溉为主，库容124．5亿m。，电站总装机容量125万kw，相当于苏丹全国现有装机容量的2倍以上，灌溉面积达100多万亩，惠及400多万苏丹人民。该工程巨大，可与我国长江三峡工程媲美。麦洛维电站的竣工，不仅极大缓解了苏丹的用水用电紧张局面，使苏丹从一个没有国家电网的地区，跃升为一次性建成全国性骨干电网的国家，更在尼罗河上建立了一座“蓝天、碧水、绿色、清静”的生态工程，赢得了苏丹政府和人民的赞誉。以中国水电七局有限公司为责任方的七五联营体为实现工程竣工目标，从2010年1月初开始调整施工计划，加快相关项目施工，克服工期紧、交叉作业多、设计改动频繁、新增工程师指令多等困难，经过近两个月艰苦奋战，最终提前完成了厂房大厅穹顶临时钢支撑拆除，中控楼、安装间及厂房主机间块一至块三高程206m层的全部精装修，中控楼及厂房外墙刷漆，场内道路沥青路面铺筑等工作，为麦洛维水电站工程的顺利完成奠定了坚实的基础。(来源：中国水电股份公司新闻中心)·78·