大掺量磨细矿渣混凝土在曹娥江大闸中的应用.pdf

应小林 大掺 量磨 细矿 渣混凝 土在 曹娥 江大闸中的应用 太簿薰蘑缀 潺瀑凝 程蘑娥江太膝枣 虞屠 应小林 ( 浙江省第一水 电建设集 团有 限公 司 杭州 3 1 0 0 5 1 ) 【 摘要】 曹娥江大闸枢纽工程应用大掺量磨细矿渣混凝土施工工艺后， 混凝土色泽均匀一致、 表面光滑、 无裂缝、 外观美观 ， 达 到 了清水 混凝土 的外观质量要求。试验数据测算表明 ： 工程寿命达到 了百年 以上， 并得到 了前来参观 的 社会各界人士高度赞赏， 被以两院院士潘家铮为首的专家组誉为“ 所见过质量最好的混凝土” 。 【 关键词】 大掺量磨细矿渣混凝土 配合比设计施工工艺流程 1 前言 曹娥江大闸枢纽工程位 于浙江省绍兴市的钱塘江下 游南岸主要支流曹娥江河 口，是曹娥江流域综合规划和 钱塘江河 口尖山河段整治规划 中的关键性工程 ，也是浙 东引水工程的配水枢纽。工程总投资约 1 2 5 亿元 ，属大 ( 1 ) 型水 闸工程 ， 列入国家重大水利基础设施项 目， 被誉 为中国河 口第一大闸。 由于工程地处咸淡水交替处 ， 在干湿交替条件下 ， 曹 娥江河 口高平潮地表水 、低平潮地表水和右岸地下水对 钢筋混凝土结构具有中等腐蚀性 ，对混凝土的耐久性有 严重影响。为此 ， 该工程主体结构中 2 4万 m 混凝土成功 应用了大掺量磨细矿渣混凝土的新型施工工艺 ，所有混 凝土色泽均匀一致 、 表面光滑 、 无裂缝 、 外观美观 ， 达到了 清水混凝土的外观质量要求 ，外观质量得分率均在 9 5 以上。试验数据测算表 明： 工程寿命达到了百年以上 ， 并 得到了前来参观社会各界人士高度赞赏 ，被以两院院士 潘家铮为首的专家组誉为 “ 所见过质量最好的混凝土” 。 本文着重对其工艺的重点与难点进行介绍。 2 工艺原 理与特 点 大掺量 磨细矿渣混凝 土是 一种新型 的水工绿 色高 性能混凝土 ，是在大 幅度 提高常规混凝土性 能的基础 上 ， 采 用现代混凝 土技术 ， 选用 优质原 材料 ， 在完 善的 质量 控制下 制成 的 ； 除采用优 质水 泥 、 水 和集料 外 ， 还 采用 低水胶 比和掺加 大量磨 细矿渣 与高效 外加剂 。 同 时添加 一定量 的二水石膏作为体积稳定 剂 ，保证混凝 土的耐久性 、 工作性 、 各种力学性能 、 适用性 、 体积稳定 性 和经济合理性 。 大掺量磨细矿渣混凝土具有高耐久性 、高体积稳定 性 、 高抗渗性 、 高抗磨性能 、 高 工作性 能的特 点 ； 施工简 单 ， 单位造价低 ； 水胶比低 、 混凝土强度相对较高、 弹性模 量高 ； 能更多地节约水泥熟料 ， 降低能耗与环境污染 ； 提 高工程质量 ， 美化结构外观。与普通水工混凝土相 比， 其 抗拉强度高 ， 尤其是加入纤维后 ， 其抗拉强度 、 抗 冲耐磨 性能大幅提高 ， 有利于结构物的防裂。 3 施工 工艺流 程及操作 要点 3 1 工艺流程 工艺流程为 ：配合 比设计与调整一原材料储存与管 理一称量一搅拌一运输一浇注一养护一拆模。 3 2 操作要点 3 2 1 配合 比设计 大掺量磨细矿渣混凝土配合 比设计是一个复杂 的过 程 ，在 已有工程经验以及相关科研单位的研究成果基础 上 ， 考虑多种胶凝材料的组合方案 ， 确定水胶 比、 浆集 比 和砂石比， 设计出符合现场施工等要求的商l 生 能混凝土。 再对高性能混凝土的新拌混凝土性能、力学性能、耐久 性、 混凝土变形性能进行对比分析， 最后根据综合对比分 析结果确定配合比。该工程最终确定的高性混凝土配合 比见下表。 v0I 31 N0 O8 201 1 一水利建设与管理 2 0 1 1 年 第 8 期 曹娥江大闸枢纽工程大掺量磨细矿渣混凝土配合比表 成 分( k g m ) 强度等级 使 用 部 位 水泥 磨细粉渣 二水 石膏 水 砂 5 2 0碎石 2 O 4 O碎石 4 O 8 O碎石 N A F 2 ( b ) 外加剂 C 4 0 W1 0 F 1 0 0 1 5 4 2 6 8 4 1 7 6 1 5 4 5 9 9 6 3 7 6 3 7 3 5 2 胸墙 、 管道 间 C 4 0 W1 O F 1 0 0 1 7 4 3 0 3 2 0 1 7 4 5 9 5 l 1 2 5 4 4 7 4 轨道 梁 闸底板 、 消力 池 、 护坦 、 上 游坦 C 3 0 W8 F 1 0 0 1 1 8 2 0 6 1 3 5 1 3 5 6 3 8 4 0 7 4 0 7 5 4 3 2 5 3 1 水 、 海漫 、 翼 墙 、 分隔墩 、 集控楼地 下室 、 检修 场 闸墩 、 防浪墙 、 栏杆 基座 、 灌砌 C 3 0 W8 F 1 0 0 1 4 0 2 4 4 l 6 1 6 0 6 6 2 6 1 5 6 1 5 3 0 石海漫面层 、 下游坦水 、 护坡混凝 土 、 鱼道 、 二期 工程 条石下混凝土基层 、 垫层 、 灌砌 C 3 0 W8 Fl O O 1 5 2 2 6 5 4 1 7 - 4 1 7 4 6 7 1 1 1 4 3 3 9 1 5 石海漫 3 2 2 原材料储存与管理 所有原材料必须满足国家标准和行业标准一般技术 要求， 合格后按 水闸施工规范 ( s L 2 7 9 1 ) 和 水工混 凝土施工规范 ( D L T 5 1 4 4 -2 0 0 1 ) 的规定要求人库储存 与管理 。 3 2 - 3 称量 a 搅拌 混凝 土 时 ， 应 按 配料单 进行 配料 ， 不得 任 意更改 。 b 对配料设备应进行 良好的维护和检查 ，确保称量 准确， 混凝土原材料称量偏差应符合 水闸施工规范 ( s L 2 7 9 1 ) 和 水工混凝土施工规范 ( D L T 5 1 4 4 -2 0 0 1 ) 的 要求 。 3 2 4 搅拌 大掺量磨细矿渣混凝土必须 比普通混凝土延长搅拌 时间 l m i n 以上 ，且其最佳搅拌时间宜根据试验确定 ， 否 则会使拌和物不均匀 ， 影响质量。一般来说 ， 在一定时间 范围内，大掺量磨细矿渣混凝土平均抗压强度和均匀度 随搅拌时间的增加而提高。以该工程的 C 3 0 W1 0 F I O 0大 掺量磨细矿渣混凝土为例 ， 由于采用 的是 “ 先将骨料与水 泥、 掺合料一起干拌2 m i n ， 再加水、 外加剂和纤维湿拌” 的 搅拌流程，搅拌 2 5 m i n 后开始取样试验，试验结果见下 图。结果表明： 搅拌时间从 2 5 m n 延长到 4 5 m i n ， 其标准 混凝土抗压强度增加 5 1 5 M P a ， 均匀度也明显提高 ； 搅拌 4 5 m i n 2 0 m i n后 ，其 标 准混 凝 土抗 压 强 度平 缓 增 加 2 5 0 M P ， 均匀度也只有略有改善 ； 搅拌 2 0 ra i n 后 ， 其标准 混凝土抗压强度逐步降低 ，混凝土也逐步产生了离析现 Wa t e r R e s o u r c e s D e v e l o p me n t A n d Ma n a g e me n t 象。因此选择 4 5 m i n 作为最佳搅拌时间。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 搅拌时间( mi n ) 搅拌时间对混凝土强度的影响图 3 2 5 运输 该工程的运输方案经综合对比 ，采用 6 m 3 混凝土搅 拌车水平运输 ； 闸底板 、 消力池采用行走桥式皮带机作为 入仓设备 ，其他结构均采用 5 0 t 履带 吊或 1 6 0 t m行走式 塔机作为人仓设备。 3 2 6 浇筑 闸底板 、 消力池采用行走桥式皮带机作为人仓设备 ， 分块跳仓浇筑；其他结构均采用 5 0 t 履带吊或 1 6 0 t m行 走式塔机作为人仓设备；以 6 5 o 加长软轴插入式振捣器 或 + 7 5高频振捣器振捣混凝土 ，以 B l l A平板振捣器 或 1 1 k W 附着式振捣器辅助振捣。大掺量磨细矿渣混凝 土均采用二次浇筑 、 二次抹面工艺 ， 混凝土浇筑过程中产 生的泌水由人工清除。 ( 下转第7 5 页) 如 如 加 0 一 骥 螺 黄全福浅谈垂线 一引张线技术在金鸡拦河闸 水平位移测报中的应用 6 运行期监测数据分析 泉州金鸡 闸 自 2 0 0 7年 7月 2 8日正式 下 闸蓄水 至 2 0 0 8 年 5 月 ， 测值变化趋势连续有规律 ， 观测数 据基本 正 常。 从左 、 右岸边墩 的倒 垂线观测成果 看 ， 沿坝轴线方 向的 变形 比顺 水流 方 向 的变形 要 大 ，两 者 的年 变 幅 ( 2 0 0 7年 7月 2 0 0 8年 5月 )分 别为 1 2 5 m m、 1 1 7 m m； 边墩在气 温较低 的 1 2月 向两岸变形到最大值 ，在 气 温较高 的 7 8月 向河床变形到最大值 。 左 、 右岸边墩顺 水流方 向变形 的年变幅在 3 2 m m、 3 3 m m左右 ，在气温 较低的 2 月达到向下游变形最大值， 在气温较高的 7 8 月 向上游变形达最大值 。 左 、 右边墩 的变形主要 受气温 影 响 ， 从 变形幅度 和方 向上 看 ， 其 变形规 律是一 致 的 ， 间接 表明边墩的变形是正 常的 ，这也符合类似项 目的 变形规律 。 从引张线测点的观测成果看 ，大坝变形主要受气温 响 ， 呈年周期变化 。从 2 0 0 7 年 8 月 3 0日以来 ， 随着气温 的降低， 大坝逐步 向下游变形 ( 正方向) ， 总体表现为河床 ( 上接 第 1 2页 ) 高温季节 的大掺量磨 细矿渣混凝土施工采用了加冰 屑 、 加制冷水、 预冷骨料 、 通冷却水等温控措施 ； 冬季施工 采用 了骨料蓄热 、 仓面蓄热等措施。 3 2 7 养护与拆模 大掺量磨细矿渣混凝土结构二次抹面后立 即用养护 膜和 2 5 0 g m 2 的土工布格覆 盖， 混凝土终凝后浇水养护 7 天 ， 7天后拆除非承重模板 ， 在模板拆除后立即喷涂 F 一8 混凝土养护剂养护，强度达到设计强度且预应力工程完 成后拆除承重模板。 4效 益分 析 4 1 社会效益 大掺量磨 细矿渣混凝土科学地 大量使用工业废渣 ， 既能提高混凝土的性能， 又能减少对熟料的需求 ， 制约高 能耗水 泥产业 的投入规模 ，有利于为产业结构调整 。同 时 ， 大量使用工业废料 ， 减少工业废料对环境的污染 ， 同 时大掺量磨细矿渣混凝土延长了工程寿命 ，减少 了资源 浪费和 巨大的维修投入 ， 有利于社会可持续发展 ， 这符合 党中央提出的科学发展观 的精神 ，是科学发展观的具体 中部坝段变形量 大 ， 两岸变形量小 ； 从 2 0 0 8 年 2月 中旬 开始 ， 随着气温的升高 ， 大坝逐步向上游变形( 负方 向 ) 。 2 0 0 8 年 2 月 中旬各个坝段均达到 向下游变形最大值 ， 基 本都有 4 5 m m的变形量 ，最大变形为 5 5 m m，发生在 5 号闸墩 的 E X 5 处。 总体来看 ， 左右边墩的变形主要受气温影 响， 从变形 幅度和方 向上看 ， 其变形规律是一致 的， 其左右岸方 向的 年变形 幅度为 1 1 - 1 2 m m， 顺水流方 向年变形幅度 为 3 ra m 左右。 水闸顺水流方 向水平位移主要受气温响， 呈年周期 变化 ， 年变幅有 5 m m左右 ， 河床中部变形量较两侧要大。 其变化规律为气 温降低 ， 大坝向下游变形 ； 反之 ， 向上游 变形 ， 符合一般规律( 见上页图 3 ) 。 7 结语 金鸡拦河 闸工程 的水平位移测报系统是一项十分重 要 的非工程措施 ， 它对水闸的工程安全 、 防洪安全 、 供水 安全起着重要作用。该系统 的投入运行为水闸的工程安 全管理提供了科学、 可靠的依据， 充分发挥了现代化管理 的优越性 ， 提高了工程安全的保 障性。A 体现。 大掺量磨细矿渣混凝土技术 的发展和应用， 是社会 发展的迫切需要 ， 更是人类生存和发展所必需 的， 具有重 大的社会经济效益。 4 2 经济效益 该工程共使用 2 4 万 m 大掺量磨细矿渣混凝土 ， 由 于其中掺入 了 6 1 的磨细矿渣 ( 不含水泥 中自身含有的 8 矿渣成分) ， 水泥用量仅 占 3 5 ， 整个曹娥 江大 闸枢纽 工程节约了 1 0 万多 t 水泥。由于磨细矿渣的价格 比水泥 低 6 0多元 t ， 节约工程造价 6 0 0 多万元 ， 大大降低了工程 造价。 5结语 曹娥江大闸枢纽工程共有 2 4万 m 大掺量磨细矿渣 混凝土。 应用大掺量磨细矿渣混凝 土施工工艺后 ， 所有混 凝土色泽均匀一致 、 表面光滑、 无裂缝 、 外观美观， 达到了 清水混凝土的外观质量要求，外观质量得分率均在9 5 以上。据试验测算 ： 工程寿命达到了百年以上， 并得到了 社会各界的高度赞赏 ，被 以两院院士潘家铮为首的专家 组誉为“ 所见过质量最好 的混凝土” 。A VoI 31 NO 08 2 01 1