纤维混凝土在新疆高寒地区面板坝施工中的应用.pdf

纤维混凝土在新疆高寒地区面板坝施工中的应用 刘娅 妮 ( 中国水 电建设集 团十五工程局 有限公 司 陕西 西安 7 1 0 0 1 6 ) 摘要纤维混凝土是指在原材料 中掺加短钢纤维或短合成纤维作为增强材料的混凝土，适用于改善早 期抗裂、 抗冲击、 抗疲劳等性能的混凝土 1 。新疆 ) ( ) ( 水电站面板混凝土在施工中掺加 了R S 2 0 0 0 罗赛纤维， 确保了混凝土面板质量， 控制 了面板裂缝的产生， l 9块面板浇筑面积约 2 2 4 0 0 m ， 产 生的裂缝共计 2 7条， 总长度 6 0 5 6 m ， 无贯穿性裂缝， 质量全部优良， 可为类似工程提供借鉴。 关键词 面板混凝土； 罗赛纤维； 裂缝； 中图分类号 ： T V 5 文献标识码 ： B 1项 目基本情况 新疆 X X水 电站位 于新疆 巴音郭楞 蒙古 自治州( 简称巴卅 1 ) 境内， 工程以发电为主， 枢 纽建筑物 主要 由混凝 土面板堆石坝 、左 岸溢 洪洞和泄洪洞、左岸引水发电洞及岸边地面 发电厂房等组成。 设计正常蓄水位 1 4 9 4 5 0 m ， 总库容约 7 7 1 O万 m ，装机容量 1 8 0 MW f 2 x 9 0 M W) ， 工程规模属三等中型。 混凝 土面板 堆石 坝坝顶 长度 1 8 6 4 m， 坝 顶宽度 1 0 m， 最大坝高 1 0 2 m， 上游坝坡 1： 1 4 ，面板厚度采用渐变厚度 ，顶部 ( 高程 1 4 9 6 m) 厚 0 3 m、 自上 而下 以 0 0 0 3 I -I递增 ， 面 板 最 长 块 长 度 为 1 6 3 3 5 m，最 大 厚 度 为 5 8 。 5 c m。混凝 土面板共 l 9块 ， 面板设 计宽 度 为 6 m、 1 2 m两种，其中宽 1 2 m的 1 1 块 ， 宽 6 m的 6 块 ， 异型块 2 块 ， 宽度分别为 9 4 8 m 和 4 5 5 m 2面板混凝土配合比设计 混凝土作为脆性材料，主要存在抗拉强 度低 、 抗 裂性差 和抗变形性能差 的缺点 ， 材料 的脆性或准脆性 明显 ， 其抗拉强度是抗压强度 的 1 71 1 0 ，受拉 的极 限延伸率 只有 0 0 1 0 0 6 ，在较 低的拉伸变 形时极易发生 开裂 ，裂缝的出现不仅加快了混凝土的渗漏， 影 响到建筑物的使用功能，而且还加快了硫酸 盐、 氯离子等的侵蚀， 导致混凝土中钢筋提前 锈蚀 ， 影 响到结 构 的耐久性 和使 用寿 命 ， 削 弱面板的防渗性能， 对大坝结构安全造成一定 的隐患 ， 因此在进行混凝土面板设计时必须采 取有针对性的防裂抗裂措施 ， 提高面板长期耐 久性， 进而减少后期修补费用、 确保大坝寿命 期 内 良好 的服役性能 。 影响混凝土早期塑性开裂的因素众多， 除 了受时间 、 温度 、 相对湿度及 混凝土 自身 泌水 特征的影响外， 还与水泥、 掺合料、 骨料、 外加 剂等原 材料 品质密切相关 。从材料角度看 ， 目 前预 防混凝 土的早期开裂 主要方法有 减小混 凝土收缩、 提高混凝土抗拉强度， 采取的具体 措施有 掺加 膨胀剂补偿 收缩 、 掺加纤 维增强 、 掺加缩剂抑制收缩等2 1 6 J。 基于以上原因 ， 新疆 X X电站面板混凝土 工程在前期混凝土配合比设计过程中， 选用掺 加一定 比例的 R S 2 0 0 0型罗赛纤维作为混凝 土用纤维掺加物， 通过试验确定掺配比例， 对 掺纤维面板混凝土的抗裂性能进行研究。 2 1 R S 2 0 0 0纤 维素纤维技术指标 纤维素纤维为新一代工程纤维， 具有亲水 性能好 、 纤维 根数多 的特点 ， 与混凝土 间的握 裹力较强 ， 可 限制混凝土裂缝 的产生 ， 提高混 凝土的抗裂性能 。新疆 X X水电站大坝面板 混凝土采用 罗赛 R S 2 0 0 0纤维素纤 维 ， 其 比对 试验结果详见表 1 。 2 2 配合比设计原材料 ( 1 ) 水泥 ： 新 疆和静天 山水泥有 限责任公 司 P MH4 2 5中热硅酸盐水泥。 ( 2 ) 粉煤 灰 ： 国电红雁池 发 电有 限公 司 F 类 I 级粉煤灰。 ( 3 ) 细骨料 ： 察 汗乌 苏电站 c 3砂 石料 加 工厂天然砂 ( 中砂 ) 。 ( 4 ) 粗骨料： 察汗乌苏电站 c 3 砂石料加 工厂 5 mm 2 0 m m、 2 0 ra m 4 0 ram碎石。 ( 5 ) 外加剂 ： 山西奥鑫建材有限公 司 A X N 一1 型高效减水剂 、 A X S F型引气剂。 术交底 ， 严 格按照确 定 的方案进 行 施工 导流 工作 。 ( 2 ) 本 次导 流流量 、 流 速较 大 ， 受天气 情 况制约，导流期间安排专人注意上游支流降 雨 、 水情 变化 ， 同时 随时保 持与上游水 文站联 系， 作好水情监测预报。 ( 3 ) 根 据导 流时 的 天气情 况和 流量 变化 确定导流时间， 调整导流流量。如遇天气或流 量变化 ，超 过导流设计 流量时 ，推迟 导流时 间 ， 确保导流安全 。 ( 4) 龙 口口门 封堵 阶段 ， 如果 流 速 大 于 3 m s时 ， 采 用 铅 丝 笼 石 ( 单 块 5 t ) 进行 口门 封 堵 。 ( 5) 导 流后要专人 昼夜观测 围堰 、 明渠 的 水情变 化 ， 发现渗漏 ， 边坡失稳 、 坍塌等情况 ， 要及时组织抢险， 防止事态进一步扩大。 ( 6 ) 由于施工处于阴雨季节 ， 基 坑排 水后 ， 要加大管道施工投入 ，保证 2 4小时不问断作 业 ， 尽量缩短工期 ， 降低围堰过流风险。 ( 7 ) 做好防汛安全值班， 随时注意水情变 化， 详细编制围堰过洪监测和人员、 机械、 设备 撤离预案， 保证遇事不惊， 处置不慌。 6结 语 2 0 1 4年 9月 2 6 日至 2 0 1 4年 1 0月 l 0 日， 彬长煤田煤电化开发中心所属供水管道穿 越泾河主河 道的围堰导 流工程顺利实 施。整 个施工过程 中， 建设各方会同辖区河道主管部 门联合定点检测， 达到预期效果。 目前， 主体工 程 按时竣工 、 交付使用 ， 各项技 术经济指标 达 到设计要求 。陕西水 利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) 表 1 罗赛纤维 R S 2 0 0 0的检测 结果 试验结果 试验项 目 性能指标 基准混凝土 受检混凝土 比值 抗压 强度比 ， 9 0 4 1 4 MP a 4 1 3 MP a 1 0 0 抗冲击次数 比 1 5 3 8次 5 9次 1 5 5 抗 折强度 比 ， ， 2 8 d 4 6 2 MP a 4 7 8 MP a 1 0 3 劈裂抗拉 强度比 ， ， 2 8 d | 3 7 8 MP a 4 O 6 MP a 1 0 7 抗 渗压 力比 ， ， 2 8 d O 9 MP a 1 1 MP a 1 2 2 坍落度比， 6 7 ra m 6 5 ra m 9 7 表观密度比 ， | 2 3 6 0 2 3 5 0 1 0 0 含气量 比 ， | 2 O 2 5 1 2 5 表 2 混凝土配合 比( k g m。 ) 类 别 水胶L L ( w c ) 砂率 ( ) 水 水泥 粉煤灰 减水剂 引气剂 纤维 砂 小石 中石 基 准 0 - 3 6 3 6 1 2 6 2 8 0 7 0 0 9 O 0 8 0 万 | 6 9 3 6 4 0 5 9 1 R $ 2 0 0 0 0 - 3 6 3 6 1 2 6 2 8 0 7 0 O 9 5 0 8 5 万 1 0 6 9 3 640 5 9 1 2 - 3配合 比 面 板 基 准 配 合 比及 掺 罗 赛 纤 维 R S 2 0 0 0 配合比见表 2 。 3 R S 2 0 0 0混凝土性能检测 3 1性能检测结果分析 混凝土采用 额定量 6 0 L的强制式搅拌 机进行拌制 ， 振动台振捣密实 ， 检测 了两种 配合比下混凝土工作性能。在基准配合比 下 ， 测 得混凝 土塌落 度为 9 4 ram、 含 气量 为 5 8 ， 掺配 罗赛纤 维 R S 2 0 0 0配合 比时 ， 混 凝 土塌落度为 9 0 ram、 含气量为 6 2 。 试验 结果表明， 掺罗赛纤维 R S 2 0 0 0 对混凝土坍 落度及含气量基 本没有影响 ，罗赛 纤维混 凝 土和易性 良好 ， 有利于现场施工 。 3 2纤 维分散性能 通 过水 洗 法 可 以快 速测 试 罗赛 纤 维 R S 2 0 0 0的分散性l 7 l ： 准备一个 5 L左右 的 容 器 ， 一 根 捣棒 ， 一 个 4 0 目的砂 筛 ； 将 新 拌 的纤维 混凝 土 进 行取 样 ，取 样 量 为容 器 的 1 3左 右 ；然后 在 容 器 中 加水 约 至 3 4处 ；用 捣棒 搅 拌 加 水 后 的纤 维 混 凝 土 ， 使 浆 体充 分 稀 释 ； 静 置 1 0秒 钟 左右 ， 将上层浆体缓缓倒在砂筛上，勿将混凝 土砂石倒出； 用水冲洗砂筛上的残留物 ， 应 能 看到 灰 白色 的 絮状 纤 维素 纤维 。如 果没有发现未分散开的片状纤维 ，则纤 维 已经完 全分 散 。 由试验 可看 出 ， 罗赛纤维 R S 2 0 0 0在混 凝土中已经完全分散，纤维形态已经由片 状变为单丝状。 经过后期检测和计算， 测得 纤维实际含量与配合比规定的含量相差小 于 1 5 3 3混凝土抗裂性能 根据 混凝土结构耐久性设计与施工 指南) ( C C E S 0 1 2 0 0 4 )附录 A 2 推荐的平 板法对 R S 2 0 0 0纤维 混凝 土进行 了抗裂 试 验。通过模拟恶劣 自然 环境 中强 日照及 大 风天气， 促使混凝土产生收缩及开裂， 试验 完成后 ， 测试裂缝宽度 、 长度 、 面积 ， 从 而评 价混凝土的抗裂性能。 抗裂试验结果 表明 ：与基准混凝 土相 比， 掺 R S 2 0 0 0 纤维使得混凝土开裂时间由 4 8 ra i n延长 到 9 0 ra i n ，平均裂缝 宽度 由 1 1 m m降低为 O 3 5 ra m，裂缝面积降低了 7 9 ， 抗裂等级达到 I 级， 显著提高了混凝 土抗裂性能。从工程应用角度来说，掺人 R S 2 0 0 0纤维可 以大幅减少裂 缝修补费用 ， 并降低由开裂引起的潜在质量与安全隐患。 3 4混凝土力学性 能及耐久性能 试验测 试了 1 0 0 raml O O m m X l O O mm 立方体试件的 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d的抗压强度和 1 4 d 、 2 8 d的劈 裂抗拉强度 、 2 8 d的抗渗性 与 抗冻性 ， 通过检测结果 可以看 出， 7 d与 2 8 d 抗 压强 度 略有提 高 ， 1 4 d抗 压强 度略 有下 降， 劈裂抗拉强度均有提高 ， 抗渗性与抗冻 性变化不 明显 。 4效果分析 新疆 X X水 电站面板混凝 土于 2 0 1 2年 8 月 3 0日开始， 1 0 月 1 4日 完成 1 9 块面板 混凝土浇筑 ， 浇筑混凝土 9 6 5 2 m ， 总表面积 约 2 2 4 0 0 m 。 经过后期对面板裂缝普查 ，发现裂缝 共计 2 7条 ，总长度 6 0 5 6 m，宽度小于 0 2 ra m共 8条 ， 0 2 ra m 0 5 ram共 1 9条 。其 中长度最大值 6 m， 最小值 0 2 5 m ； 宽度最大 值 0 5 m m ， 最小值 0 1 ra m。面板平整度及外 观质量 均达到 了优 良标准 ， l 9个 单元工程 质量全部优良。 5结论 ( 1 ) 新疆 X X水 电站面 板堆 石坝 工程 在面板混凝土配合比设计过程 中， 在每立 方 米 混 凝 土 中 掺 入 l k g罗 赛 纤 维 ( R S 2 0 0 0 ) ， 在水灰比不变 ， 且不增加胶凝 材料用量的情况下， 面板配合 比混凝土原 有工作性能无明显变化 ， 而抗裂性能显著 提高 ， 其 它力学 性能指 标及 耐久性指 标均 满足设计要求 。 ( 2 ) R S 2 0 0 0 罗赛纤维的分散性较好， 不 需要特殊工艺 就可以均匀分散在 混凝土拌 合物中； 罗赛纤维的掺加， 增强了混凝土的 黏聚性和保水性，对混凝土的塌落度及含 气量无影响， 便于施工。 ( 3 ) 在本文中所采用的纤维掺量 下 ， 罗 赛 纤维能大大减少了混凝土 的早期 塑性开 裂面积和开裂数量，有利于北方高寒环境 中混凝 土结构的长期耐久性 ，正确 的养护 方法和延长搅拌时间可获得更好的抗裂防 渗效果。 ( 4 ) 掺量为 l k g m 的R S 2 0 0 0 型罗赛纤 维混凝 土， 混凝土 的流动性略有减小 ， 7 d和 2 8 d 抗压强度无 明显变化 ， 可满足施工和设 计要求。陕西球 参考文献 1 徐 至钧 纤 维混凝 土技 术及 应 用 M】 北 京： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 3 2 张建峰 ， 罗平 ， 周世 华 纤 维对 混凝 土早 期 塑性 开裂 的 影 响 混凝 土 ， 2 0 1 0 ， 7 ： 8 5 -8 9 3 张雄 混 凝土 结构 裂缝 防 治技 术 M 北 京：化 学工业 出版社 2 0 0 7 ：7 5 9 0 【 4 J 沈荣熹， 王璋水， 崔玉忠 纤维增强水泥与 纤维增 强 混凝 土 M】 北 京： 化 学工 业 出版 社 2 0 0 6 【 5 】 陈肇 源 ， 廉 慧珍 等 CC E S 0 1 2 0 0 4混 凝 土结构耐久性 设计与施 工指 南 S 1 北京： 中 国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 5 6 】 张佚伦 ， 钱 晓倩 聚 丙烯纤 维混凝土早 期 收 缩与抗 裂性 能试验研 究 【 D】 浙江大学， 2 0 0 6 ： 1 2 7 】 大连理 工大 学主 编 ， 纤维混凝 土结构技 术规程( c E c s 3 8 2 ( ) ( 】 4 ) ， 第 1 版， 北京： 中 国计划 出版社 ， 2 0 0 4 ： 9 5 ( 责任 编辑 ： 黄灵 芝) ( = ) 、 、 、 r = O