|
1 水泥的选择
龙首水电站共需水泥2.8万t，从产品质量、经济性及生产规模等方面考虑，选择永登水泥厂产品。混凝土拌和用水及水库蓄水均为黑河河水，pH值为8，无侵蚀性，但泉水及裂缝水经检测pH值为7.5～8，水温为10～15℃，硫酸根离子含量一般为500～800 mg／L，最大可达到1 166 mg／L，对硅酸盐水泥有微弱的硫酸盐侵蚀。因此，龙首水电站工程在选择水泥时需考虑以下问题：①混凝土抗硫酸盐侵蚀问题；②最大限度地降低水泥水化热及对混凝土带来的危害；③尽量节省工程投资。为此，业主单位委托贵阳勘测设计研究院科研所进行了专门研究。
试验表明，在硅酸盐水泥中掺20%～30%的粉煤灰及扩散剂均可大幅度提高砂浆及混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，因而试验在对指标进行测定和复核的基础上，推荐选用硅酸盐水泥（纯硅水泥）在工地掺粉煤灰的配方。由于龙首工程混凝土全部掺有20%～30%的粉煤灰，大于规范关于火山灰质硅酸盐水泥火山灰（粉煤灰也属火山灰质混合材）的含量，其抗硫酸盐侵蚀性不低于火山灰质硅酸盐水泥。另外，龙首工程混凝土还掺有综合性能优良的外加剂，更有利于提高其抗硫酸盐侵蚀的能力。
龙首工程采用多掺粉煤灰的方案解决纯硅酸盐水泥的高水化热问题，由于其常态混凝土和碾压混凝土粉煤灰掺量都很大，水泥用量低，产生的水化热少，混凝土温控易于保证，同时由于要求水泥生产厂家生产的纯硅酸盐水泥中含有2%～2.6%的MgO，另外在混凝土中又掺加2%的MgO，使混凝土具有延迟微膨胀性能，有利于补偿混凝土温降收缩。龙首工程采用专门为其生产的纯硅酸盐水泥，较采用高价格的中热大坝水泥大大降低了工程成本，工程水泥总用量2.8万t，仅此一项可节约工程投资约280万元。
2 粉煤灰的选择
龙首水电站采用永昌发电厂风选Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，可富集≤0.045 mm的原状无定性微珠及定心球形颗粒，活性更高，粒形效应更好，有利于提高混凝土质量，且可大幅度降低粉煤灰的加工成本，降低工程造价，满足拱坝及重力坝施工的要求。在用灰高峰期，拱坝、重力坝及推力墩上下游面使用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，重力坝和推力墩内部混凝土使用Ⅲ级粉煤灰，以缓解Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰供应紧张的局面。工程粉煤灰总用量2.6万t，出厂综合单价30元／t，较兰州市价节约投资130万元。
3 选用高掺粉煤灰的混凝土
龙首水电站在进行碾压混凝土施工时有以下问题需研究和考虑：①进一步降低水泥用量，减少水化热温升，同时降低成本，节省投资；②增加胶凝材料总量，改善混凝土的和易性；③以粉煤灰弥补微细颗粒的不足；④将RCC的配合比应用于常态混凝土筑坝技术；⑤利用碾压混凝土直接防渗等。这些都成为龙首水电站工程建设中的重要科技攻关项目。
碾压混凝土的选择，从碾压混凝土的强度、耐久性、抗渗性及层面结合强度考虑，其灰浆的强度与数量都必须满足最低要求，且尽可能富裕些。但从降低坝体混凝土绝热温升，避免产生温度裂缝和经济性考虑，应尽量减少水泥用量。这两方面的要求相互矛盾，需在配合比中通盘考虑，恰当处理。通过一系列室内试验研究，推荐了5种碾压混凝土及2种改性碾压混凝土配合比，经现场碾压试验，均满足设计要求。
龙首水电站挡水建筑物作为在高寒地区的超薄拱坝，要求碾压混凝土自身防渗，其碾压混凝土的抗冻耐久性及层面防渗问题特别突出。为了满足碾压混凝土的各项性能要求，迎水面表层2.0 m范围内使用二级配碾压混凝土，单位水泥用量90.7 kg/m3，粉煤灰用量102.3kg/m3，粉煤灰掺量高达53%，设计指标为C9020、W8、F90300。背水面三级配碾压混凝土分为3个部分：①紧接二级配碾压混凝土之后的坝体内部碾压混凝土，设计指标为C9020、F90100；②下游表层2.0 m范围内，高程1 700 m以上，设计指标为C9020、F90200；③下游表层1.5 m范围，高程1 700 m以下，设计指标为C9020、F90300。其水泥用量分别81、73、56 kg/m3，粉煤灰用量分别为98、109、109kg/m3，粉煤灰用量分别占55%、60%、66%。
从表2可以看出，龙首水电站工程混凝土配合比中粉煤灰的掺量都很高，在垫层常态混凝土中高达66 kg/m3，为胶凝材料用量的35%，而水泥用量只有123 kg/m3，与通常的常态混凝土相比，水泥用量减少了一半，在很大程度上节省了工程投资，降低了工程造价。在碾压混凝土中 ，水泥用量更少，只有56～90.7 kg/m3，与常态混凝土相比，节省了更多的水泥，极大地降低了工程成本。龙首水电站拱坝的基础垫层常态混凝土，另外掺加了氧化镁，以增强垫层混凝土的抗裂性能。
4 碾压混凝土质量评价
(1)通过对碾压混凝土的外观质量检查，坝体的上下游面光滑，除拱坝诱导缝外，拱坝 、重力坝及推力墩都没有发现明显的裂缝。在2000年8月高温期施工时，拱坝1 708 m高程出现6条20～50 cm深的微小的温度裂缝，现在水库水位已蓄至1 748 m高程，至今未发现有大的渗水点,坝体渗水量极小。
(2)经取样检测，碾压混凝土各项强度指标均满足设计要求。碾压混凝土试样抗压强度见表3。
(3)机口取样试验结果表明，抗渗标号可以满足W8级，抗冻标号（含改性混凝土）可以满足F200级。
(4)机口取样试件弹性模量为30.5～32.0 GPa（90 d），极限拉伸值为（0.74～0.8）×10-4（90 d）。
(5)龙首工程碾压混凝土自施工之日起即进行温度、应力、应变等方面的检测，历时近一年半的温度检测结果表明，碾压混凝土内部温度变化较缓慢，内部水化热低，大坝混凝土由于水化热产生的温度应力在设计允许的范围内。
5 结语
(1)龙首水电站工程采用高掺粉煤灰和低水泥用量碾压混凝土的筑坝材料，实践证明非常成功，对改善混凝土性能效果十分明显，其主要成效表现在以下几个方面：①可显著降低混凝土的最高温升（10～15℃）。②节约水泥，降低造价，混凝土后期强度高。③由于粉煤灰的形态效应、微集料效应及比重小的特点，以等量取代水泥后，浆体量增加，明显改善了混凝土的和易性，提高了碾压混凝土的可碾性及抗分离性，并有利于改善混凝土的变形性能。④混凝土干缩小，有利于防止混凝土表面裂缝。⑤混凝土的徐变度较大，有利于降低温度徐变应力，提高混凝土的抗裂性。但粉煤灰混凝土的早期强度低，对防止因内外温差产生的表面裂缝不利，应加强早期（7 d前后）混凝土的表面保护，90 d及其后的粉煤灰混凝土的强度明显增加。
(2)坝体采用碾压混凝土自身防渗，效果较好。
(3)由于掺加粉煤灰后，混凝土的绝热温升小，坝体不设施工缝，采用整体通仓全断面薄层碾压、利用低温季节快速连续上升的施工工艺，提高了大坝的施工速度。
(4)采用含2%～2.6% MgO的纯硅酸盐水泥并现场掺加2%的MgO，不但满足了大坝混凝土的技术要求，而且节约了工程投资。
|
网友评论：（只显示最新10条。评论内容只代表网友观点，与本站立场无关！）
