自密实混凝土在诏安龙潭电站中的应用.pdf

广西水利水电GXWA T E RR E S OUR C E S&HY DR OP O WE RE N GI N E E R I NG 2 o l o ( 5 ) 施工技术 自密实混凝土在诏安龙潭电站中的应用 黄炳周 ( 福建省水利水电工程局有限公司， 福建泉州3 6 2 0 0 0 ) 摘要 自密实混凝土具有很高的流动性而不离析 ， 不泌水， 能不经振捣而自动流平并充满模型、 包裹钢筋。结合 诏安龙潭电站中的应用情况， 评述了自密实混凝土的性能特点 ， 并针对应用中存在的问题提出了相应的对策。 【 关键词】 自密实混凝土； 龙潭水电站； 物理性能； 对策 【 中图分类号 T V 5 4 4 9 2 文献标 鹂 B 文章编号】 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 0 4 7 0 4 1 工程 概 况 诏安县龙潭水利枢纽工程位于诏安县东溪流域 干流的中、 下游结合部， 主要由拦河坝 、 坝后 电站厂 房和与亚湖水库联库隧洞三大建筑物组成。坝址位 于龙潭狭谷河段 ， 距诏安城 关 1 2 k m， 至 出海 口 1 7 k m， 控制流域面积 7 2 2 0 k m2 。是东溪流域 干流最 后一级开发 ， 具有防洪、 发电、 供水和灌溉等综合效 益的中型水利 枢纽工程 ， 总库容 5 3 6 0万 m3 ， 电站 装机 1 2 6 MW。 拦河坝为小骨料砼砌石空腹重力坝 ， 坝高 4 8 5 m， 坝顶长 2 3 8 0 IT I ， 溢流坝段位于中部 ， 长 7 2 8 I T I ， 左岸挡水坝段长 7 8 2 r n ， 右岸挡水坝段长 8 7 0 m。 电站厂房为坝后式地面厂房。主机房布置两台立式 水轮机组( 2 X 6 3 MW) 。 2 自密实混凝土的性能 2 1 自密实混凝土拌合物的性质 自密实混凝土的拌合物除高流动性外， 还必须 具有良好的抗材料分离性 ( 抗离析性) 、 间隙通过性 ( 通过较密钢筋间隙和狭窄通道的能力) 和抗堵塞性 ( 填充能力) 。国外大多用拌合 物的坍落流动度 ， 即 坍落后拌合物铺展的直径 ， 作为高流动性混凝土流 变性 能的量度 1 。 日本报 道 ， 坍 落流 动度 一般 为 5 O 7 O m m 2。超过 7 0 r n l Y l 时 ， 拌合物易产生离析 ， 不到 5 0 1 T I I I I 时 ， 则可能发生充填障碍。拌合物抗离 析性可用坍落流动速率来评定 。坍落流动速率用拌 合物坍落后铺展到直径为 5 0 c m的时间除以流动距 离 1 5 c m的值表示。坍落流动速率快时， 流动性好 ， 但过快时容易产生离析。抗离析性直接影响混凝土 拌合物浇筑后的均匀性 。必要时可检测水平流动至 不 同部位或垂直浇筑到不同高度的拌合物中粗骨料 的含量， 作为拌合物均质性的评定。 一 般 ， 自密实混凝土的凝结时间较长 ， 可达 1 0 h 左右 ， 尤其是在冷天施工时。但初凝时间问隔短 ， 一 旦凝结， 强度很快就会增长 ； 如果使用低浓度的高效 减水剂， 由于 Na S O 4 含量较高 ， 会使混凝土凝结时 间缩短 ， 甚至在夏季还需要加适量缓凝剂 3 1 。 2 2 硬化混凝土的性质 2 2 1 强度 自密实混凝土属于高性能混凝土， 可有很宽的强 度范围， 即从 5到 O 6 0以上。我国目前大量使用的 是 C 3 0 - C A 0 。为了保证及时拆模， 成型后在标准条件 下 2 4 h 抗压强度应5 MP a 。在施工计划允许、 着重 长期强度、 使用低热水等情况下， 可放宽上述要求。 2 2 2弹性模量 由于粗骨料用量较少 ， 自密实混凝土 比使用 同 一 种品种骨料的普通? 昆 凝土弹性模量稍低些 ， 根据 Hs的方法实验， 标准养护 2 8 d时， 降低值小于 1 0 。适当提高配制强度、 增加粉煤灰掺量 、 添加适 量合成短纤维等措施均可提高弹性模量。 2 2 3 收缩 通常 ， 由于粗骨料用量小 ， 粉体材料用量大， 自 密实混凝土的干燥收缩会大些， 容易产生有害裂缝 。 【 收稿日期】 2 0 1 0 - 0 7 2 6 作者简介 】 黄炳周 ( 1 9 8 o一) ， 男 ， 福建 漳浦人 ， 福建省水利水 电工程局有 限公司工程师 ， 从 事水利水 电工程施工管理工作 。 4 7 黄炳周： 自密实混凝土在诏安龙潭电站中的应用 可提高结构形式、 构件尺寸、 施工条件、 工程性质等 的不同， 确定不同的目 标。据E t 本的资料， 标准条件 下养护 7 d的试件在 2 0 2 、 相对湿度 6 05 的 条件下 6个月的干缩为8 1 0 - 。 ， 比同种骨料的普 通混凝土收缩增加量小 1 0 。掺用粉煤灰和少 量 膨胀剂有利于减小收缩 。掺用合成纤维不仅可减小 收缩， 也可提高抗裂性能。 2 2 4 抗碳化性 普通混凝土的碳化速率和水灰比近似于线性关 系。掺入矿物细掺料后， 在相同水灰比下， 碳化速率 增加。降低混凝土的水灰比， 则可达到相近的碳化 速率 。混凝土掺用大量混合材料后 ， 碱度大大降低 ， 会加速碳化而不利于对钢筋的保护， 但自密实混凝 土因水胶比很低 ， 混凝土密实度高 ， 抵抗碳化的能力 强。单纯从材料来说 ， 可以不怀疑其对钢筋保护 的 作用。实际上， 对不同的构件应作不同的考虑： 对只 要受压的构件， 如基础 、 墩柱 以及长期处于水下的结 构 ， 可不考虑碳化问题 ； 对受弯构件 ， 如梁 、 板 ， 则因 在荷载作用下产生裂缝是不可避免 的， 设计时应许 受力后受拉区产生宽度不大于 0 2 mm( 对 预应力 钢筋混凝土是 0 1 mm) 的裂缝 ， 则碳化问题就应考 虑。在此情况下 ， 抗碳化的性能和细掺料的品种、 掺 量有关。因此， 对用于不同部位的 自密实混凝土， 可 通过配合比的调整来保证其抗碳化的性能。有些矿 物细掺料中往往含有一定量的碱 ， 对保持混凝土中 的 p H值是否起作用 ， 需要通过试验来证 明。对 自 密实混凝土的抗碳化性也需要和构件的裂缝情况结 合起来试验研究l 3 J3。 2 2 5 坍落度 坍落度是衡量 自密实混凝土 自密实能力的重要 指标 ， 一般要求 自密实混凝土的坍落度在 2 0 2 5 c r n 之间。坍落度太低 ， 不能保证 自密实混凝土浇注后 的密实度。如果高效减水剂的掺入量过多 ， 自密实 混凝土的坍落度过大 ， 则在运输 、 浇注等过程中粗骨 料易产生离析 ， 混凝土容易产生蜂窝麻面。 原材料对自 密实混凝土的坍落度有着明显的影 响， 高效减水剂的品种和掺入量对坍落度 的影响尤 其显著。施工环境的温度对 自密实混凝土坍落度的 影响也是很大的。 2 2 6 含 气量 为了达到高坍落度 的目的， 自密实混凝土的含 气量比普通混凝土要高。虽然含气量高一些， 可 以 提高 自密实混凝土的抗冻性和抗海水腐蚀能力 ， 但 会使 自密实混凝土的抗压强度降低。根据经验， 混 4 8 凝土中含气量增加 1 ， 坍落度约增加 1 5锄 ， 抗压 强度则降低约 5 。 2 2 7 泌水性 自密实混凝土比大流动性混凝土用水量少 ， 当 坍落度相同时， 泌水量也较少。但是大部分自密实 混凝土是泵送施工的， 对这一问题还是要重视。 2 2 8 抗离析性 自密实混凝土由于流动性较大， 因此在具有压 力梯度的地方， 易于流动的水泥浆将会最先开始流 动， 骨料就会残留下来而产生离析程度比较严重， 就 会产生内部孔洞， 达不到 自密实的效果。 2 2 9 凝结 自密实混凝土一般不会产生缓凝现象。但是 ， 为了解决 自密实混凝土的坍落度经时损失问题 ， 近 年来在配制 自密实混凝土时经常加入一定量的缓解 剂， 使混凝土的初凝时间和终凝时间略微迟缓。在 低温施工时尤其要引起足够的重视。 3 工程应用 实际成果 3 1 右岸电站厂房肘管底部二期回填施工 右岸 电站厂房肘管底部二期 回填第一层 ， 因施 工振捣困难， 采用下部为大坍落度泵送混凝土、 上部 为 自密实混凝土的施工方法 ， 其 中 自密实混凝土由 下至上分别采用二、 一级配 ， 仓号结构示意图见 图 1 ， 混凝土施工配合 比主要参数见表 1 。混凝土浇筑 方量约 8 3 0 m3 ， 其中 自密实混凝土约 6 6 0 m3 ， 浇筑 历时约2 2 h ， 混凝土浇筑采用泵送， 在肘管上开孔灌 注， 现场浇筑情况 良好。仓内埋设两层冷却水管通 制冷水降温削减混凝土内部最高温度峰值， 进水温 度 8 一 1 0 ， 浇筑即开始通水 ， 2 4 h换向一次， 混凝 土内部出现最高温度前通水流量3 5 4 0 L m i n ， 最高 温度出现后通水流量降至 1 8 2 5 L mi n 。根据经验 公式推算出一、 二级配混凝土的 3天水泥水化热温 升分别为 3 7 和 3 4 ， 预冷混凝土出机 口温度约 8 ， 浇筑温度约 l 5 ， 混凝土内部 3天左右达到约 4 O 的最高温升， 冷却水管的埋设削减最高温度约 9 C 1 2 。 图 1 肘管底 部二期 回填第一层剖面图 广西水利水电G X WA T E RU RC E S& H YD R O P O WE R E N G I N E E RI N G 2 0 1 0 ( 5 ) 注： 一级配混凝土开始采用 0 3 7水胶 比， 后因温控要求水胶 比改为 O 4 0 。 3 2 右岸大坝引水压力管道槽回填施工 右岸大坝引水压力钢管直径 l 2 4 m， 管道槽底 部先使用常规混凝土回填 ， 浇筑至钢管附近 因振捣 困难改用二级配 自密实混凝土 ， 混凝土施工配合 比 主要参数见表 2 。 3 3泄洪坝段导流底孑 L 封堵施工 导流底孔封堵混凝土施工配合 比主要参数见表 2 。单孔沿坝轴线方向长为 5 4 I T I ， 封堵分为I 、 和 三段 ， 混凝土浇筑方量分别 约为 2 2 0 0 m3 、 1 7 0 0 m3 和 1 5 0 0 m3 ， 其中I 、 段采用中热 4 2 5 硅酸盐水泥 ， 段采用低热 4 2 5硅酸盐水泥。每段分 4层浇筑， 1 3 层使用泵送混凝土 ， 顶部第 4层使用二级配 自密实混 凝 土 ( I 、 段从 V6 6 0 IT I 开始 ， 段 从 6 4 5 IT I 开 始) ， 单孔 自密实混凝土浇筑总量约 1 2 0 0 m3 ， 浇筑强 度约 1 0 m3 h ， 混凝土温控措施类似于 3 1 。 图 2 引水压 力钢 管槽剖面图 表 2 自密实混凝土施工配合 比主要参数表 注 ： 带“ *” 的使用低热 4 2 5硅 酸盐水泥 。 4 应 用中存在 的 问题 4 1 存在的问题 ( 1 ) 自密实混凝土坍落度的经时损失及控制 。 自密实混凝土一 出现， 其坍 落度经时损失 问题就被 提了出来。实验证明， 自密实混凝土 的坍落度损失 程度 ， 与高效减水剂 的掺加 方法、 水 泥品种、 施工 温 度、 搅拌工艺等有关。坍落度经时损失的主要原因： 随着水泥的水化反应 ， 高效减水剂被水泥的水化产 物大量吸附而使分散作用降低 ， 表现为 自密实混凝 土的坍落度随时间的增长而逐渐减少。 研究表明， 可 以抑制 自密实混凝土坍落度经时 损失的措施有 ： 高效减水剂采用反复添加 的方法 ； 加入少量的缓凝剂 ； 开发新品种的高效减水剂 或用部分矿物外加剂取代高效减水剂。 ( 2 ) 自密实混凝 土流动性与抗离 析性 之间的 匹配。自密实混凝土的高工作性是通过新拌混凝土 的流动性 、 抗离析性 、 钢筋间隙通过性和充填性四个 方面来综合评价。自密实混凝土一般是在较低用水 量、 低水胶比条件下通过高效减水剂与复合矿物掺 合料的叠加效应来控制新拌混凝土高流动性与高抗 离析性之间的匹配。 ( 3 ) 自密实混凝土的物理力学性 能和耐久性 能的认识。 自密实混凝土的施工性能已经得到了比 较充分的研究 ， 但是在掺人大量 的高效减水剂并经 过泵送后 ， 自密实混凝土的物理力学性 能和耐久性 能是否发生变 化及其 变化规 律， 目前还不是 十分 了解。 ( 4 ) 施工温度的影响H J 。对 自密实混凝土在 0 3 0 之问的施工性能已经做了 比较充分的研究 ， 但在负温和超高温下的施工性能还没有得到深入的 4 9 黄炳周 ： 自密实混凝土在诏安龙潭电站中的应用 研究 。 4 2 解决对策 ( 1 ) 进一步研究 自密实混凝土的质量控制措 施。要使自密实混凝土在工程中大规模的推广应 用， 制定配制自密实混凝土的质量控制措施是非常 必要的， 包括原材料的选择 、 配合 比的设计、 施工工 艺等。 ( 2 ) 深入研究高效减水剂的作用机理和自密 实混凝土的坍落度损失机理。为了抑制 自 密实混凝 土的坍落度损失， 提出新的坍落度恢复方法， 必须加 大力度进行相关的机理研究 。虽然国内外的科研人 员已经提出了许多理论， 但都还是不太成熟， 不能很 好地用于指导实践。 ( 3 ) 探索使用矿物掺合料的可行性。近年来 ， 利用超细矿粉配制高强混凝土， 泵送混凝土已经得 到了全面推广， 应进一步研究超细矿粉在配制 自密 实混凝土方面的作用 。初步研究表 明， 掺入超细矿 粉可以提高 自密实混凝土的强度 ， 抑制 自密实混凝 土的坍落度经时损失。 5结 语 自密实混凝土在诏安龙潭电站中的成功应用 ， 大大加快施工速率， 减少劳动强度， 减少能耗， 机械 及人工费用， 缩短工期， 密实性和耐久性优良， 在许 多方面显示了普遍混凝土所不具备的优良性质。 大力推动自 密实混凝土的开发和应用。深入分 析自密实混凝土的性能特点和研究与应用中存在的 问题， 并提出切实可行的解决方案， 改善自密实混凝 土的原材料的性能、 优化配合比、 加强生产质量管理 和严格控制每个生产环节， 高性能自密实混凝土将 会得到广泛应用。 参考文献 1 赵筠 自密实混凝土的研究与应用 J 混凝土， 2 0 0 3 ， ( 6 ) ： 9 - 1 7 2 廉慧珍 国内外 自密实高性能混凝土研究及应用现状 J 】 施工技术 ， 1 9 9 9 ， ( 6 ) ： 1 7 3 8 3 吴中珍， 廉慧珍 高性能混凝土 M 北京 ： 中国铁道 出版社， 1 9 9 9 4 翁友法 自密实混凝土的研究现状及其发展方向 J 】 中国港湾建设， 2 0 0 2 ， ( 4 ) ： i - 2 ( 责任编辑： 刘征湛) Ap pl i c a t i o n o f s e l f - c o m p a c t i ng c o nc r e t e a t Lo n g t a n Hy d r o p o we r S t a t i o n HUANG Bi n g z h o u ( F u j i a n Wa t e r a n d Hy d r o pow e r E n g i n e e r i n g C o ， L t d ， Qu a n z h o u 3 6 2 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：S e l f - comp a c t i n g c o n c r e t e i s c h ara c t e r i z e d b y s u p e r i o r fl u i d i t y ；n e g l i g i b l e s e g r e g a t i o n a n d b l e e d i n g； sel f - l e v e l i n g ，a u t o ma t i c f i l l i n g t h e f o r mwo r k a n d wr a p p i n g t h e s t e e l b a r s wi t h o u t v i b r a t i o n C o mb i n e d wi t h t h e a p p l i c a t i o n a t L o n g t a n Hy d r o po we r S t a t i o n l o c a t ed i n Z h a o a n C o u n t y ，t h e a u t h o r a s s e s s e d t h e p r o p e r t y o f sel f - comp a c t i n g c o n c r e t e a n d p u t f o r wa r d c o u n t e r me a s u r e s c o r r e s p o n d i n g t o t h e p rob l e ms s e e n d u r i n g a p p l i c a t i o n Ke y wo r d s ：S e l f - comp a c t i ng c o n c r e t e ；L o n g t a n Hy d r o p o we r S t a t i o n；p h y s i c a l p r o p e r t y；cou n t e r me a s u r e ( 上接第4 6页) Up p e r g u i d e b e a r i n g a b n o r ma l r u n o u t a n a l y s i s a nd t e mp o r a r y t r e a t me n t f o r No 2 u n i t o f Yo u j i a n g HP P L V Yo u k u ，QI N J u S O n ( 1 G u a n g x i Un i v e r s i t y ， Na n n i n g 5 3 0 0 0 1 ， C h i n a ； 2 Gu a n g x i Y o u j i a n g Wa t e r and P o we r D e v e l o p me n t L t d C o r p ， Na r mi n g 5 3 0 0 2 2 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e u p per g u i d e b e a r i n g o f N o 2 u n i t o f Yo u j i ang H y d r o pow e r P l a n t h a d s e e n a b n o r m a l r u n - o u t A c cor d i ng t o o b s e r v a t i o n a n d an a l y s i s ，i t wa s f o u n d t h a t i t Was c a u s e d b y c i r c u mf e r e n t i al d i s p l a c e me n t o f b e a r i n g c o l l a r Th e t e mpo r a r y t r e a t me n t me a s u r e a d o p t e d i s e x p a n d i n g t h e b e a r i n g col l a r b y e l e c t roma g n e t i c h e a t i n g， t h e n i n s e r t i ng s t a i n l e s s s t e e l g ask e t ， s 0 a s t o i n c r e a s e t h e f r i c t i o n f o r c e Th e b e a r i n g run o u t o f No 2 u n i t r e s t o r e r e g u l a r s t a t e a f t e r t h e t r eat me n t Ke y w o r d s ： S h a f t ；b e a r i ng col l a r ； run o u t ；rot a t e s h a f t ； g a p a d j u s t me n t