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摘要：本文主要结合某水电工程中通过从普通泵送混凝土、普通高性能泵送混凝土、高性能粉煤灰泵送混凝土等三种混凝土的室内试验，并结合现场应用试验成果分析，阐述了高性能混凝土在本水电工程中的有效作用及其应用价值。
关键词：水电站；高性能混凝土；试验
1问题的提出
本水电站工程系某河流域的龙头引水式水电站, 由沥青混凝土心墙堆石坝、引水隧洞和地下厂房等建筑物组成, 装机容量240MW。由于该电站的龙头水库为多年调节水库, 且在该流域共有6座水电站( 已建成3座、一座即将开工、一座待建) , 共装机714MW。再加上该河口大渡河下游段的3座大( 巨) 型水电站( 两座已建成、一座在建) , 共装机4600MW。
本水电站开挖硐室总长约16km, 其中混凝土衬砌( 含喷混凝土) 长度约14km。在混凝土施工时, 各施工标段均采用人工操作振捣器捣实混凝土。从而产生了两个问题, 其一是当混凝土衬砌厚度较薄且又有双层钢筋时, 很难进行人工施振; 其二是当混凝土浇筑到顶拱封拱阶段时, 工人必须撤离, 其后如何施振。若采用模板外附着式振捣器振捣, 则需采用整体模板, 还需增加模板支承架的刚度, 且附着式振捣器较贵且用量又多, 大多数施工单位不愿采用。
众所周知, 在硐室混凝土衬砌工程中, 硐室拱顶是受力最大部位之一。因此该部位混凝土质量的好坏, 直接关系到整个硐室的安全, 应引起高度重视。本文通过从普通泵送混凝土、普通高性能泵送混凝土、高性能粉煤灰泵送混凝土等三种混凝土的室内试验，并结合现场应用试验成果分析，高性能混凝土施工质量达到了预期效果。特别是对确保大跨度厂房顶拱混凝土施工质量起到了重要作用。
2原材料检验
混凝土试验采用金石水泥厂生产的P. O42. 5水泥; 攀枝花市河门口电厂生产的二级粉煤灰; 厂房标( CⅥ标) 砂石厂生产的人工粗细骨料。其检验结果分别见表
3高性能混凝土室内试验
本次高性能混凝土试验的思路是, 结合该标地下厂房和硐室泵送混凝土的特点, 进行了三大组混凝土对比试验, 即普通泵送混凝土、普通高性能泵送混凝土、高性能粉煤灰泵送混凝土。考虑到该标泵机工作特点, 采用一级配混凝土( Dmax=20mm) 。其中高性能泵送混凝土每个混凝土配合比均成型两组试件, 一组试件混凝土装模后不振捣直接成型, 另一组试件则按常规方法装模振捣成型。试验按水工混凝土试验规程DL/ T5150-2001进行。结果见表4。
表1水泥物理力学特性检验结果表
表2粉煤灰品质检验结果表
表3人工粗细骨料品质检验结果表
表4泵送混凝土配合比试验结果表
注: ①外加剂品种为凯迪萘系高效减水剂(KDNOF-1), 掺量为0. 75%; ②带* 号者为未经振捣成型试块的抗压强度。
上述3种混凝土28d抗压强度与灰水比关系曲线。其中各种混凝土的灰水比与抗压强度线性方程式和相关系数也标明。从这些资料中可以看出,
( 1) 高性能泵送混凝土每m3水泥用量较普通泵送混凝土增加35kg左右;
( 2) 高性能泵送混凝土振捣成型试件的抗压强度较未振捣成型试件高1～2MPa, 表明未振捣高性能泵送混凝土的密实性较振捣的高性能泵送混凝土稍差, 但仍与普通泵送混凝土的抗压强度相近;
( 3) 高性能粉煤灰泵送混凝土与普通高性能泵送混凝土相比, 其28d抗压强度低2～4MPa; 但若考虑高性能粉煤灰泵送混凝土配合比中胶材总用量的减少和掺20%的粉煤灰, 则高性能粉煤灰泵送混凝土中水泥效益仍高于普通高性能泵送混凝土中水泥效益。另外, 当高性能粉煤灰泵送混凝土的设计龄期增加至90d或更高时, 则高性能粉煤灰泵送混凝土中的水泥效益会更显著;
( 4) 坍落度在大致相同的条件下, 高性能粉煤灰泵送混凝土与普通高性能泵送混凝土相比, 其流动度增加约40mm。说明粉煤灰球形颗粒能明显增加混凝土的流动性。
4高性能混凝土现场应用试验
根据上述室内试验成果, 结合该标地下厂房及硐室混凝土衬砌的设计标号C20等级, 按照混凝土强度保证率95%及该标混凝土施工水平, 选用的混凝土施工配合比见表5。此配合比的确定需说明两点: 首先, 由于考虑了7d混凝土脱模时需达到混凝土的设计强度等级, 故混凝土的实配强度高于其设计强度等级; 其次, 工地粉煤灰承包商采购成本价与业主提供的水泥价几乎相同, 加之混凝土脱模要求,故未选用高性能粉煤灰泵送混凝土, 而是采用普通高性能泵送混凝土。现场试验是在地下厂房0+ 00～0+ 55. 32顶拱混凝土浇筑到封拱阶段进行, 从2002年9月12日开始浇筑混凝土, 到同年11月28日结束, 分9次共浇筑混凝土1400多m3。其中浇筑高性能泵送混凝土300多m3, 实测混凝土28d抗压强度也列于表5中。在此还应说明一点, 由于是初次使用普通高性能泵送混凝土, 在厂房顶拱封拱阶段混凝土浇筑时, 尽量采用了振捣器捣实混凝土。
从表5中可以看出, 普通高性能泵送混凝土与普通泵送混凝土相比, 其砂率增加四个百分点, 水泥用量增加34kg/ m3, 混凝土28d抗压强度相近。两种混凝土的离差系数均很小, 说明本次选用的高性能泵送混凝土较为合理, 且混凝土的施工质量较高,厂房顶拱脱模后外观质量优良。
在本水电站防渗墙施工廊道混凝土浇筑中( CⅡ标) , 于2002年10月21日顶拱混凝浇筑105m3高性能粉煤灰泵送混凝土。其混凝土配合比及抗压强度抽样结果见表6。
从表6中可以看出, 高性能粉煤灰泵送混凝土振捣装模和未振捣装模的抗压强度值的室内试验结果基本相同。其脱模后外观质量优良。
表5地下厂房顶拱泵送混凝土现场应用试验成果表
注: ①外加剂为凯迪萘系高效减水剂(KDNOF-1), 掺量0. 75%;②普通泵送混凝土抽样27组, 离差系数0. 060; 普通高性能泵送混凝土抽样9组, 离差系数0. 069。
表6防渗墙施工廊道泵送混凝土应用成果表
注: ①外加剂为FDN-1, 掺量0. 6%, 上述实测抗压强度为未振捣装模试验数据; 振捣装模试验数据分别为26. 1MPa和40. 0MPa; ②该试验资料引用葛洲坝工程局CⅡ标项目部试验室资料, 在此深表谢意。
从上述两次现场试验结果看, 高性能混凝土质量达到了预期效果。特别是对确保大跨度厂房顶拱混凝土施工质量起到了重要作用。
5结论
( 1) 普通高性能泵送混凝土每m3水泥用量较普通泵送混凝土增加35kg左右;
( 2) 普通高性能泵送混凝土未经振捣器捣实, 但混凝土的抗压强度、密实性及外观质量均能达到与普通泵送混凝土同一水平;
( 3) 普通高性能粉煤灰泵送混凝土其流动性较普通高性能泵送混凝土更大, 但28d龄期的抗压强度有所下降。若高性能粉煤灰泵送混凝土的设计龄期增加至90d或更高时, 其效果更为显著;
( 4) 两种高性能泵送混凝土现场应用试验结果表明, 其抗压强度、外观质量等方面较理想, 均能满足设计要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：水电站；高性能混凝土；试验
1问题的提出
本水电站工程系某河流域的龙头引水式水电站, 由沥青混凝土心墙堆石坝、引水隧洞和地下厂房等建筑物组成, 装机容量240MW。由于该电站的龙头水库为多年调节水库, 且在该流域共有6座水电站( 已建成3座、一座即将开工、一座待建) , 共装机714MW。再加上该河口大渡河下游段的3座大( 巨) 型水电站( 两座已建成、一座在建) , 共装机4600MW。
本水电站开挖硐室总长约16km, 其中混凝土衬砌( 含喷混凝土) 长度约14km。在混凝土施工时, 各施工标段均采用人工操作振捣器捣实混凝土。从而产生了两个问题, 其一是当混凝土衬砌厚度较薄且又有双层钢筋时, 很难进行人工施振; 其二是当混凝土浇筑到顶拱封拱阶段时, 工人必须撤离, 其后如何施振。若采用模板外附着式振捣器振捣, 则需采用整体模板, 还需增加模板支承架的刚度, 且附着式振捣器较贵且用量又多, 大多数施工单位不愿采用。
众所周知, 在硐室混凝土衬砌工程中, 硐室拱顶是受力最大部位之一。因此该部位混凝土质量的好坏, 直接关系到整个硐室的安全, 应引起高度重视。本文通过从普通泵送混凝土、普通高性能泵送混凝土、高性能粉煤灰泵送混凝土等三种混凝土的室内试验，并结合现场应用试验成果分析，高性能混凝土施工质量达到了预期效果。特别是对确保大跨度厂房顶拱混凝土施工质量起到了重要作用。
2原材料检验
混凝土试验采用金石水泥厂生产的P. O42. 5水泥; 攀枝花市河门口电厂生产的二级粉煤灰; 厂房标( CⅥ标) 砂石厂生产的人工粗细骨料。其检验结果分别见表
1、表2、表3。为了便于比较, 在上述表中还分别列出了该材料的相应国家标准。
从上述检验结果表中可以看出, 本次高性能混凝土试验所采用的原材料全部符合相应的国家标准。3高性能混凝土室内试验
本次高性能混凝土试验的思路是, 结合该标地下厂房和硐室泵送混凝土的特点, 进行了三大组混凝土对比试验, 即普通泵送混凝土、普通高性能泵送混凝土、高性能粉煤灰泵送混凝土。考虑到该标泵机工作特点, 采用一级配混凝土( Dmax=20mm) 。其中高性能泵送混凝土每个混凝土配合比均成型两组试件, 一组试件混凝土装模后不振捣直接成型, 另一组试件则按常规方法装模振捣成型。试验按水工混凝土试验规程DL/ T5150-2001进行。结果见表4。
表1水泥物理力学特性检验结果表
表2粉煤灰品质检验结果表
表3人工粗细骨料品质检验结果表
表4泵送混凝土配合比试验结果表
注: ①外加剂品种为凯迪萘系高效减水剂(KDNOF-1), 掺量为0. 75%; ②带* 号者为未经振捣成型试块的抗压强度。
上述3种混凝土28d抗压强度与灰水比关系曲线。其中各种混凝土的灰水比与抗压强度线性方程式和相关系数也标明。从这些资料中可以看出,
摘自：学年论文范文www.udooo.com
该次试验结果较为理想。这里要说明的一点是, 高性能混凝土的抗压强度按未振捣成型试件抗压强度计, 因为这样更接近实际条件。可以看以下几点：( 1) 高性能泵送混凝土每m3水泥用量较普通泵送混凝土增加35kg左右;
( 2) 高性能泵送混凝土振捣成型试件的抗压强度较未振捣成型试件高1～2MPa, 表明未振捣高性能泵送混凝土的密实性较振捣的高性能泵送混凝土稍差, 但仍与普通泵送混凝土的抗压强度相近;
( 3) 高性能粉煤灰泵送混凝土与普通高性能泵送混凝土相比, 其28d抗压强度低2～4MPa; 但若考虑高性能粉煤灰泵送混凝土配合比中胶材总用量的减少和掺20%的粉煤灰, 则高性能粉煤灰泵送混凝土中水泥效益仍高于普通高性能泵送混凝土中水泥效益。另外, 当高性能粉煤灰泵送混凝土的设计龄期增加至90d或更高时, 则高性能粉煤灰泵送混凝土中的水泥效益会更显著;
( 4) 坍落度在大致相同的条件下, 高性能粉煤灰泵送混凝土与普通高性能泵送混凝土相比, 其流动度增加约40mm。说明粉煤灰球形颗粒能明显增加混凝土的流动性。
4高性能混凝土现场应用试验
根据上述室内试验成果, 结合该标地下厂房及硐室混凝土衬砌的设计标号C20等级, 按照混凝土强度保证率95%及该标混凝土施工水平, 选用的混凝土施工配合比见表5。此配合比的确定需说明两点: 首先, 由于考虑了7d混凝土脱模时需达到混凝土的设计强度等级, 故混凝土的实配强度高于其设计强度等级; 其次, 工地粉煤灰承包商采购成本价与业主提供的水泥价几乎相同, 加之混凝土脱模要求,故未选用高性能粉煤灰泵送混凝土, 而是采用普通高性能泵送混凝土。现场试验是在地下厂房0+ 00～0+ 55. 32顶拱混凝土浇筑到封拱阶段进行, 从2002年9月12日开始浇筑混凝土, 到同年11月28日结束, 分9次共浇筑混凝土1400多m3。其中浇筑高性能泵送混凝土300多m3, 实测混凝土28d抗压强度也列于表5中。在此还应说明一点, 由于是初次使用普通高性能泵送混凝土, 在厂房顶拱封拱阶段混凝土浇筑时, 尽量采用了振捣器捣实混凝土。
从表5中可以看出, 普通高性能泵送混凝土与普通泵送混凝土相比, 其砂率增加四个百分点, 水泥用量增加34kg/ m3, 混凝土28d抗压强度相近。两种混凝土的离差系数均很小, 说明本次选用的高性能泵送混凝土较为合理, 且混凝土的施工质量较高,厂房顶拱脱模后外观质量优良。
在本水电站防渗墙施工廊道混凝土浇筑中( CⅡ标) , 于2002年10月21日顶拱混凝浇筑105m3高性能粉煤灰泵送混凝土。其混凝土配合比及抗压强度抽样结果见表6。
从表6中可以看出, 高性能粉煤灰泵送混凝土振捣装模和未振捣装模的抗压强度值的室内试验结果基本相同。其脱模后外观质量优良。
表5地下厂房顶拱泵送混凝土现场应用试验成果表
注: ①外加剂为凯迪萘系高效减水剂(KDNOF-1), 掺量0. 75%;②普通泵送混凝土抽样27组, 离差系数0. 060; 普通高性能泵送混凝土抽样9组, 离差系数0. 069。
表6防渗墙施工廊道泵送混凝土应用成果表
注: ①外加剂为FDN-1, 掺量0. 6%, 上述实测抗压强度为未振捣装模试验数据; 振捣装模试验数据分别为26. 1MPa和40. 0MPa; ②该试验资料引用葛洲坝工程局CⅡ标项目部试验室资料, 在此深表谢意。
从上述两次现场试验结果看, 高性能混凝土质量达到了预期效果。特别是对确保大跨度厂房顶拱混凝土施工质量起到了重要作用。
5结论
( 1) 普通高性能泵送混凝土每m3水泥用量较普通泵送混凝土增加35kg左右;
( 2) 普通高性能泵送混凝土未经振捣器捣实, 但混凝土的抗压强度、密实性及外观质量均能达到与普通泵送混凝土同一水平;
( 3) 普通高性能粉煤灰泵送混凝土其流动性较普通高性能泵送混凝土更大, 但28d龄期的抗压强度有所下降。若高性能粉煤灰泵送混凝土的设计龄期增加至90d或更高时, 其效果更为显著;
( 4) 两种高性能泵送混凝土现场应用试验结果表明, 其抗压强度、外观质量等方面较理想, 均能满足设计要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。