溪洛渡水电站水垫塘抗冲磨混凝土质量控制.pdf

文章编 号 ：1 0 0 7 - 0 4 6 X( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 4 0 0 4 生 态建材- 溪洛渡水电站水垫塘抗冲磨混凝土质量控制 Q u a l i t y C o n t r o l o f A b r a s i o n C o n c r e t e f o r P l u n g e P o o l l n X i l u o d u H y d r o p o w e r S t a t i o n 胡泽清 ，孙明伦2 ，李仁江2 ( 1 中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 7 1 0 0 3 2 ： 2 中国长江三峡集团公司溪洛渡工程建设部，四川 成都 6 1 0 0 0 0) 摘 要 ：介绍 了溪洛渡水电站水垫塘底板面层抗冲磨硅粉混凝土的生产、运输、浇筑、养护的控制以及施工配合 比优化对混凝土温升的影响。通过对各环节的有效控制 ，使混凝土浇筑质量整体受控。 关 键词 ： 水 垫塘 工程 ；质 量控 制 ；混凝 土温升 ；配合 比优 化 中图分类号 ：T U 5 2 8 3 6 文献标志码 ：A Ab s t r a c t ：T h e q u a l i t y c o n t r o l o f ma n u f a c t u r e ， t r a n s p o r t a t i o n ， p o u r i n g ， c u r i n g o f a n t i - a b r a s i o n s i l i c a t e p o wd e r c o n c r e t e f o r p l u n g e p o o l b a s e b o a r d i n Xi l u o d u Hy d r o p o we r S t a t i o n a n d t h e i n f l u e n c e o f p o u r i n g mi x d e s i g n o p t i mi z a t i o n o n c o n c r e t e t e mp e r a t u r e r i s e a r e i n t r o d u c e d Owi n g t o e ffi c i e n t c o n t r o l o f e a c h l i n k ， wh o l e c o n c r e t e q u a l i t y i s u n d e r c o n t r o 1 Ke y wo r d s ：P l u n g e P o o l P r o j e c t ； Q u a l i t y C 0 n t r o l ： C 0 n c r e t e t e mp e r a t u r e r i s e Mi x d e s i g n o p t i mi z a t i o n 0 前 言 溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县接壤 的金沙江溪洛渡峡谷中，它是一座以发电为主， 兼有防洪、 拦沙和改善下游航运等综合利用的特大型水利水电枢纽工 程。电站枢纽由拦河大坝、引水发电和泄洪建筑物等组成。 拦河大坝为混凝土双曲拱坝， 最大坝高2 8 5 5 m，坝顶高程 6 1 0 0 0 m，顶拱中心线弧长 6 8 1 5 1 m。泄洪采取 “ 分散泄 洪、分区消能”的布置原则，在坝身布设 7 个表孔、8 个 深孔，两岸布设4条泄洪洞，坝后设有水垫塘消能。发电 厂房为地下式，分设在左右两岸山体内，各装机 9台、单 机容量为 7 7 0 M W，总装机容量 1 3 8 6 0 0 MW。 溪洛渡水电站水垫塘为坝后的消能建筑。其中心线与 拱坝中心线平行并向左岸偏移 5 m，断面采用复式梯形断 面，底宽 6 0 m，底板高程 3 4 0 m，底板厚 4 m，底板面层 0 6 m采用 C 9 0 6 0 抗冲磨硅粉混凝土。为提高混凝土抗裂 性能，在对施工配合比进行优化的同时，对抗冲磨硅粉混 凝土的生产、运输、浇筑和养护等各个环节采取了一系列 的质量控制措施，使水垫塘抗冲磨硅粉混凝土未出现裂缝， 达到了混凝土质量总体受控的目的。 4 0 CoAL AsH 3 2 01 3 1 施a - n ? 合比的确定 施工配合比是确保混凝土质量满足设计要求的根本。 溪洛渡水电站工程混凝土的施工配合比的确定有一套严格 的审批流程，使施工配合比处于严格的受控状态。溪洛渡 水电站工程混凝土施工配合比审批流程见图 1 。 推荐满足设计要求 的指导配合比，经 专 家会审查通 过 I _ _ J 、 - _一 图 I 施工配合比审批流程图 根据设计要求，水垫塘底板面层 0 6 m采用 C 9 0 6 0 F 1 5 0 w8强度等级抗冲磨硅粉混凝土，混凝土原材料采用 4 2 5 号中热水泥、I级粉煤灰、硅粉、改性 P V A纤维、 玄武岩粗细集料、高效减水剂。 2 拌和楼生产质量控制 2 1 制冷设备的配置 为满足温控混凝土生产的需要，混凝土拌和系统配置 了专门的制冷设备。一次风冷投入螺杆式制冷压缩机组 2台，单机制冷量为 1 6 0 7 k W。二次风冷投入螺杆式制冷 剂压缩机组 4台，其中3台单机制冷量为 1 7 5 9 k W 和 1 台单机制冷量为 4 4 3 k W。制冷设备的生产能力满足拌和 系统正常生产温控混凝土的需要。 2 2 混凝土生产过程控制 首先将拌和楼监理签发的施工配合比输入微机，并经 过核对无误后正式进入混凝土生产。拌和楼混凝土生产过 程控制的主要内容包括以下几点。 ( 1 ) 计量检定。技术计量监督部门每年对拌和楼各称 量系统进行计量检定一次；每月检修时对称量系统进行一 次自校。 ( 2 ) 秤的零点校准。混凝土生产前，首先检查拌和楼 称量系统秤是否归零，确保称量系统精度满足要求。 ( 3 ) 原材料衡量误差控制。混凝土原材料水泥、掺合 料、水、冰、外加剂允许称量偏差为1 ，集料允许称量 偏差为 2 。 ( 4 ) 投料顺序控制。通过生产性试验，确定最佳投料 顺序。投料顺序依次为外加剂、水、碎冰、小石、改性 P V A纤维一粉煤灰、水泥、硅粉、中石一砂、大石。 ( 5 ) 搅拌时间控制。采用自落式搅拌机，混凝土拌和 时间1 8 0 S o 2 3 混凝土拌和物出机口质量控制 为确保抗冲磨硅粉混凝土生产用粗集料质量受控，在 拌和系统设有集料二次筛分系统，集料二次筛分后进行一 次、二次风冷，使粗集料温度保持在 0 - 4 C范围内。 ( 1 ) 冬季施工：使用冷水 ( 约4 c C) 加冰片拌和混凝 土，混凝土拌和物出机温度控制在 1 1 o C以内，确保混凝土 入仓温度控制在 1 3 以内。 ( 2 ) 夏季施工：使用冷水 ( 约4 ) 加冰片拌和混凝 土，混凝土拌和物出机温度控制在 7 以内，确保混凝土 入仓温度控制在 9 C以内，以减轻混凝土温控压力。 按要求的频次对出机口混凝土拌和物坍落度、含气量、 温度及性能进行抽检，确保混凝土生产过程受控。 2 4 混凝土废料处理标准 混凝土拌和物质量出现下列情况之一者， 按废料处置。 ( 1 ) 混凝土配料单算错、用错或输入配料指令错误， 无法补救，不能满足质量要求的混凝土拌和物。 ( 2 ) 混凝土配料时，任一种材料计量失控或漏配的不 符合质量要求的混凝土拌和物。 ( 3 ) 混凝土原材料未经质量验收检验或实用原材料类 别与施工配料单不符，严重影响质量的混凝土拌和物。 ( 4 )出机混凝土拌和物的温度或坍落度或含气量连续 3盘抽检结果超过允许值的混凝土拌和物。 ( 5 ) 未经拌和楼值班试验人员同意，擅自加水、调改 配料量造成质量不符合要求的混凝土拌和物。 ( 6 ) 拌和不均匀，夹混生料或冰块等的混凝土拌和物。 3 混凝土运输过程控制 水垫塘抗冲磨硅粉混凝土浇筑部位距拌和楼约 3 k m， 采用自卸车运送混凝土。为了避免在运输过程中环境对混 凝土拌和物性能的影响，在运输车上配有专门的篷布，避 免阳光直射，确保混凝土拌和物在运输过程中温度回升不 超过 2 K 。 4 混凝土浇筑过程质量控制 抗冲磨硅粉混凝土采用反铲或胎带机入仓，在浇筑过 程中确保混凝土布料均匀。混凝土浇筑厚度为 1 6 m，其 中下面 1 0 m为C 1 8 0 4 0 F 1 5 0 W8 强度等级混凝土，面层 0 6 m为 C 9 0 6 0 F 1 5 0 W8 抗冲磨硅粉混凝土。分 5个坯层 进行浇筑，坯层厚度依次为 2 0 c m 、4 0 c m、 4 0 c m、4 0 c m、 2 0 e m 。收仓层厚度为2 0 c m二级配混凝土，其他坯层均为 三级配混凝土，其中底层 2 0 c m为三级配富浆混凝土。在 高温季节浇筑混凝土时，为防止混凝土初凝和温度倒灌， 采用喷雾机喷雾降低仓面环境温度，提前 2 h 进行喷雾机 喷雾，喷雾时保证成雾状，避免形成水滴落在混凝土面上。 喷雾机均匀安放在周边模板或仓面固定支架上，架高 2 3 m，并结合风向，使喷雾方向与风向一致。在浇筑过程 中，从搅拌到浇筑完毕的延续时间为 1 5 0 m i n( 气温 2 5)和 1 2 0 m i n( 气温2 5 o C)；加强坯层覆盖的时间 控制，避开高温时段浇筑，混凝土浇筑温度 1 2 C，混 凝土浇筑块允许最高温度 3 2 ，浇筑时间宜控制在 1 2 h 3 2 0 1 3 粉煤灰 4 1 以内，确保混凝土浇筑质量。 5 混凝土养护过程控制 5 1 混凝土养护流程 ( 1 ) 混凝土浇筑完成后及时覆盖土工布，并进行喷雾 养护。混凝土终凝后采用流水蓄水方式进行养护，挡水围 堰采用消防砂袋进行布设，蓄水用水采用常温水，水深控 制在 l 0 1 5 a m，保证蓄水温度变化稳定在 1 5 C之内。 ( 2 ) 模板拆除后立面采用专人进行洒水养护。混凝 土内部设有冷却水管，通水时间为 1 5 d ，控制降温梯度为 1 K d 5 2 温控要求 通水时浇筑块混凝土温度与冷却水之间的温差 2 5 K ， 浇筑块体最高温度最好控制在 3 0 以内，降温速度 1 K d 。混凝土最高温度出现之前通水流量 1 8 m 3 h ，最 高温度回落 2 K后通水流量控制在 1 2 1 5 m S h 。通 水冷却从混凝土下料浇筑时开始， 进水温度应保持在 I O C 。 冷却时间应控制在 1 5 d ，通水方向2 4 h 调换一次。专职人 员对通水流量、蓄水温度、外界气温及进、回水温度进行 定时检测，前 5 d 按每 2 h检测一次，5 d 后按 4 h 检测一 次控制。检测数据每天报送一次，异常情况及时采取应急 措施。 6 混凝土配合比优化 水垫塘底板施工前期，面层抗冲磨硅粉混凝土采用萘 系减水剂，减水率约为 2 3 ，混凝土胶材用量相对偏高， 混凝土浇筑后，尽管采取了一系列养护措施，通过对已浇 混凝土进行裂缝检查，发现均出现表面龟裂现象。为解决 上述存在的问题，在满足施工和设计要求的前提下，提出 了对工程使用的施工配合比进行优化。优化措施：( 1 ) 减 水剂由萘系减水剂改为减水率更高的 ( 约为 2 8 )聚羧酸 高性能减水剂； ( 2 ) 面层 2 0 a m以下的混凝土级配由二 级配改为三级配。 根据朱伯芳院士 大体积混凝土温度应力与温度控制 一 书中混凝土绝热温升计算公式： o ( t 、 ： 2 cp 0f f 混凝土绝热温升 l9 ( f 1一一水泥水化热 一 水泥用量 卜 一混合材用量 7 l 折减系数，对于粉煤灰， h = O 2 5 C -_一混凝土比热 混凝土密。 混凝土配合比优化后，使用聚羧酸高性能减水剂与使 用萘系减水剂相比，二级配、三级配混凝土胶材用量分别 减少了 5 7 k g m 、3 3 k g m ，可分别降低混凝土温升约 5 4 K和3 1 K 。如果采用聚羧酸高性能减水剂，混凝土由 二级配调整为三级配，可降低胶材用量 5 0 k g m ，降低混 凝土温升约4 8 K( 配合比见表 1 )。 综上所述， 水垫塘C 9 0 6 0 F 1 5 0 W8 强度等级抗冲磨硅 粉混凝土通过换用聚羧酸高性能减水剂和调整级配，可降 低胶材用量约 1 0 7 k g m 3 ，仅胶材用量一项可使混凝土温升 降低约 1 0 0 K ，大大减轻了温控压力，降低了混凝土开裂 的风险。 7 混凝土施工质量 在水垫塘 C 9 0 6 0 F 1 5 0 W8 强度等级抗冲磨硅粉混凝土 施工过程中，通过对掺不同外加剂混凝土进行强度抽检， 强度结果均满足设计要求，混凝土生产质量控制水平均达 到 “ 优秀”见表 2 。混凝土配合比优化后，所浇筑的抗冲 磨混凝土未出现龟裂和开裂现象。 表 1 混凝土配合比优化前后对比表 4 2 CoAL AsH 3 20 1 3 表 2 水垫塘抗冲磨混凝土强度统计结果 8 结 论 在溪洛渡水电站工程水垫塘底板面层 0 6 m抗冲磨硅 粉混凝土施工前期，使用萘系减水剂生产混凝土，受胶材 用量、混凝土温升的影响，所浇筑混凝土均出现龟裂现象； 通过更换减水剂、调整混凝土集料级配及配合比优化等措 施，使混凝土温升降低约 1 0 0 K ，减轻了温控压力，降低 了混凝土开裂风险，加之各个环节的严格控制，使用优化 后的配合比浇筑的混凝土未出现龟裂现象，混凝土施工质 量得到了较大提高。 作者简介： 胡泽清( 1 9 6 6 一) ， 男， 工程师， 主要从事混凝土质量控制和配合 比试验设计工作； 孙明伦( 1 9 7 3 一) ， 男， 高级工程师， 主要从事水工混凝 土的研究 E - ma i l ： h u _z e q i n g c t g p c c o mc n 收稿日期： 2 0 1 2年 9月 2 3日 ( 上接第 3 3页) 钢渣耐磨性好的特性，利用其替代金刚砂用于沥青混凝土 面层材料的开发，提高沥青路面的耐磨性；利用钢渣耐冲 击的特性，利用其开发水工混凝土，提高混凝土的耐水沙 冲蚀性；利用钢渣比密度的特性，开发自重型混凝土构件 和港岸防浪制品。 ( 6 ) 加强钢渣资源化标准体系建设。立足于整个产业 战略发展的需求，从系统化的顶层设计角度出发，合理构 建钢渣资源化利用标准体系，并开展关键性标准编制，改 变该领域当前标准多而不精的特点，以标准化支撑和保障 钢渣资源化利用工作的推进。 参考文献 【 l 】郭家林， 赵俊学， 黄敏 钢渣综合利用技术综述及建议 J _ 中国冶金， 2 0 0 9 ， 1 2 ( 2 ) ： 3 5 3 8 2 】李建新 高温重构对钢渣组成、结构与性能影响的研究 D 】 广州：华 南理工大学 2 0 1 0 3 】舒型武 钢渣特性及其综合利用技术【 J 】 有色冶金设计与研究， 2 0 0 7 ( 1 O ) ： 3 1 - 3 2 4 】秦守婉， 陈 益民 钢渣对水泥生料易烧性的影响 J 】 水泥， 2 0 0 7 ( 8 ) ： 1 3 1 5 5 】马保国， 许婵娟钢渣在水泥熟料中的作用及其机理 J 武汉理工大学 学报 2 0 0 5 ( 9 ) ： 2 - 3 【 6 】许谦， 徐银芳 利用钢渣生产4 2 5 号钢渣道路水泥的研究 J 】 水泥， 1 9 9 3 ( 2 ) ： 2 - 4 【 7 陈益民， 张洪滔 磨细钢渣粉作水泥高活性混合材料的研究 J l 水泥， 2 0 0 1 ( 5 ) ： 2 3 8 】孙家瑛 磨细钢渣对混凝土力学性能及安定性能影响研究 J 粉煤灰 2 0 0 3 ( 5 ) ： 7 9 【 9 】李军华 钢渣微粉在水泥及混凝土中的 作用 J 山东建材，2 0 0 2 ( 4 ) ： 2 1 2 2 1 0 1 苏登成， 唐兴国， 刘仁越， 等 钢渣活性激发技术研究进展 J 】 中国水泥， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 5 7 6 0 1 1 许远辉， 陆文雄， 王秀娟， 等 钢渣活性激发的研究现状与发展 J 】 上海 大学学报， 2 0 0 4 ， l 0 ( 1 ) ： 9 1 9 6 1 2 】 张云莲， 史美伦， 陈志源 钢渣掺合料对水泥基材料渗流结构的影响【 J l 建筑材料学报， 2 0 0 5 ， 8 ( 3 ) ： 3 l 6 - 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