西龙池电站修复用无收缩自流平混凝土配合比试验.pdf

水 力 发 电 第 3 7 卷第 1 0 期 2 0 1 1 年1 0月 西龙池 电站修复用无收缩 自流平 混凝 土 配合 比试 验 何先治 ， 赵 小东 ，李向 东 ，吴紫娟 ( 1 中国水利水 电第 三工程局有限公 司，山西五 台 0 3 5 5 0 3 ； 2 浙江华东工程咨询有 限公 司西龙池监理 中心 ，山西五 台 0 3 5 5 0 3 ) 摘 婺： 一 西龙池 抽水蓄能电 站工程1 、 2 号机组在双机甩1 0 0 负荷调 试试验中， 转子与是 抒 发 生严 重碰撞 隧了 远远 蟊 出设计标准的巨大作用力，使定子基础二期混凝土和部分一期混凝土遭到破坏。速过现场检测 设计决淀采 用无收缩 自流平灌浆材料进行修复。为确保修复质量和施工顺利，拟定了 3 个配合比方案，通过室内 试验和现场模 拟试验 ，对各方案进行试验分析 比较 ，验证各项指标 ，最终选择 了最佳配合比方案进行施工。 关键词 ：灌浆材料 ；无收缩 自流平混凝土 ；流动度 ；坍落度；坍落扩展度 ；西龙池抽水蓄能电站 M i x P r o p o r t i o n Te s t o f No n - s h r i n k S e rf - l e v e l i n g Co n c r e t e f o r S t a t o r Fo u n d a t i o n Re p a i r o f Xi l o ng c h i Pum p e d-St o r ag e Powe r S t at i o n H e X i a n z h i ， Z h a o X i a o d o n g ， L i X i a n g d o n g 。 ， Wu Z i j u a n ( 1 S i n o h y d r o E n g i n e e ri n g B u r e a u 3 C o ， L t d ， Wu t a i 0 3 5 5 0 3 ， S h a n x i ， C h i n a ； 2 X i l o n g c h i S u p e r v i s o r C e n t e r ， Z h e j i a n g H u a d o n g E n g i n e e ri n g C o n s u l t i n g C o ， L t d ， Wu t a i 0 3 5 5 0 3 ， S h a n x i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e s e c o n d a r y c o n c r e t e a n d p a r t o f p ri ma r y c o n c r e t e o f s t a t o r f o u n d a t i o n s we r e d e s t r o y e d a s t h e h u g e f o r c e b e y o n d d e s i g n s t a n d a r d d e v e l o p e d b y t h e s e ri o u s c o l l i s i o n o f r o t o r a n d s t a t o r d u ri n g t h e d u a l ma c h i n e f u l l l o a d r e j e c t i o n t e s t o f U n i t 1 a nd 2 i n Xi l o n g c h i Pu mpe d- s t o r a g e Po we r S t a t i o nTh e no n s h rink s e lf - l e v e l i n g g r o u t i ng ma t e r i a l i s a do p t e d t o r e p a i r t h e f o u n d a t i o n s t r u c t u res I n o r d e r t o e n s u r e c o n c r e t e q u ali t y a n d c o n s t r u c t i o n ，t h r e e mi x p r o p o r t i o n p r o g r a ms a r e t e s t e d i n l a b o r a t o ry a n d fi e l d t o c h e c k t h e p e r f o r ma n c e s T h e mo s t f e a s i b l e mi x p r o p o rti o n i s fi n all y s e l e c t e d f o r t h e r e p a i r o f s t a t o r f o u n d a t i o n Ke y W o r d s ： gro u t i n g ma t e rial；n o n - s h rin k s e lf l e v e l i n g c o n c r e t e ；fl u i d i t y ；s l u mp ；s l u mp d i v e r g e n c e ；Xil o n g e h i P u mp e d j 。 S t o r a g e e 1 S t a t i o n l _ 誊 ( 2 2 ) 文 献 B 文 章编 一9 - 9 3 4 2 j 1 问题的提出 西 龙 池 抽 水 蓄 能 电 站 厂 房 为 地 下 式 ， 装 机 容 量 1 2 0 0 MW 安 装 4 台 3 0 0 MW 混 流 可 逆 式 蓄 能 机 组 ，额 定 水 头 6 4 0 1T I 。 机 墩 采 用 圆 筒 式 混 凝 土 结 构 ，底 部 固 结 在 水 轮 机 层 蜗 壳 外 包 大 体 积 混 凝 土 上 上 部 与 风 罩 连 接 ， 圆 筒 内 径 6 8 0 0 mm， 外 径 1 2 6 0 0 mlT l ， 机 墩 壁 厚 2 9 0 0 mm机 墩 设 一 宽 1 5 i n的 基 坑 通 道 。 机 墩 混 凝 土 设 计 标 号 为 C 2 5 F 5 0。定 子 基 础 位 于 圆 筒 式 机 墩 的 顶 部 ，在 机 墩 7 3 1 2 5 0 i n高 程 环 向 均 匀 布 置 6个 基 础 埋 件 每 个 埋 件 由 4个 预 埋 螺 栓 固 定 于 机 墩 混 母W a t e r P o w e r V o t 3 7 N o i o 凝 土 内 每 个 基 础 埋 件 处 均 预 留 一 个 2 1 i n 1 4 mx O 6 5 i n的 二 期 槽 。 预 埋 件 安 装 完 成 后 再 采 用 M6 0 无 收缩 自流 平灌浆 材料 进行 灌浆 回填 。 2 0 0 9年 l O月 1 6 日 1 、2号 机 组 一 管 双 机 甩 负 荷 调 试 试 验 中 ， 由 于 机 组 设 备 设 计 制 造 原 因 ，转 子 与 定 子 发 生 严 重 碰 撞 ，产 生 了 远 远 超 出 设 计 标 准 的 巨 大 作 用 力 导 致 定 子 基 础 二 期 无 收 缩 自流 平 灌 浆 材 料 和 部 分 一 期 混 凝 土 破 坏 。 经 过 检 测 发 现 ，定 子 收 稿 日期 ：2 0 1 1 - 0 1 2 4 作者简介 ：何先治 ( 1 9 8 3 一) ，男 ，陕西商 洛人 ，技术员 ，主要 从事水工材料试验检测工作 帚j毛 并弓l u 朋 1 u J 7G 7 石 ， 守： 此 吧 1 l多占 Hj 7 臼日 祝 十 朋5 上 甘 L口 L 上 J 风 j 基 础 二 期 混 凝 土 完 全 破 坏 ，其 附 近 一 期 混 凝 土 局 部 表 层 破 坏 严 重 破 坏 主 要 集 中 在 钢 筋 保 护 层 ， 一 期 混 凝 土 主 体 结 构 总 体 完 好 。 经 设 计 、监 理 、 业 主 及 行 业 专 家 专 题 会 议 讨 论 研 究 ， 决 定 采 用 无 收 缩 自流 平 混凝 土进行 修 复及 回填 。 无 收 缩 自流 平 混 凝 土 是 利 用 无 收 缩 自流 平 灌 浆 材 料( 水 泥 、砂 、外 加 剂 ) 、石 子 、水 按 一 定 比 例 配 制 而 成 ， 其 流 动 性 、稳 定 性 好 ，在 自重 作 用 下 达 到 密 实 ，具 有 较 强 的 通 过 钢 筋 间 隙 的 能 力 ， 早 期 强 度 高 。 为 了 保 证 修 复 质 量 ，设 计 下 发 了 1 、2号 机 组 定 子 基 础 无 收 缩 自流 平 混 凝 土 试 验 任 务 书 ， 拟 定 了 3 种 配 合 比 试 验 方 案 ，分 别 测 试 其 无 收 缩 自 流 平 混 凝 土 的 流 动 度 、抗 压 强 度 、 混 凝 土 回 填 密 实 性 及 石 子 分 布 的均 匀性 ，西龙 池 施 工 局试 验 室 根 据试 验 任 务 书 要 求 进 行 了 认 真 的 试 验 研 究 与 分 析 。 2 原材料试验 2 1 灌浆材 料 试 验 所 用 的 灌 浆 材 料 为 S i k a Gr o u t 2 1 4型 无 收 缩 自流平灌浆材料 ，由业主方 提供 ，生 产厂家 为广州达 高 建 材 科 技 有 限 公 司 。该 材 料 为 混 合 材 料 ，呈 灰 色 ， 固 化 后 为 砂 浆 胶 结 体 。 试 验 依 据 GB I 5 0 4 4 8 - 2 0 0 8 水泥 基灌 浆材 料应 用技 术规 范 和生 产厂 家 的产 品 技 术 要 求 进 行 ，检 测 结 果 满 足 规 范 要 求( 见 表 1 ) 。 表 1 S i k a Gr o u t 2 1 4型无收缩 自流平灌浆材料检测结果 2 2粗 骨料 试 验 采 用 的 粗 骨 料 为 5 1 0 mm 天 然 卵 石 ， 由 业 主方 提供 产 地 为忻 州 豆 罗 。检 测 依 据 J GJ 5 3 9 2 普 通混 凝土 用碎 石或 卵石 质量 标准 及检 验方 法 进 行 ，检 测 结 果 满 足 标 准 要 求( 见 表 2 ) 。 表 2粗骨料检测结果 3 混凝土配合比试验 3 1 推荐 的配合 比参数 根 据 试 验 任 务 书 和 经 监 理 批 复 的 试 验 大 纲 ， 利 用 厂 家 说 明 书 推 荐 的 配 合 比 参 数( 水 灰 比 0 1 5 ， S i k a Gr o u t 21 4 1 8 7 5 k g m ， 水 2 8 3 k g m ) ， 按 照 灌 浆 材 料 与 骨 料 质 量 比 分 别 为 1 ： 0 5、 1 ： 0 2、 1 ： 0 的 比 例 进 行 配 合 比试 验( 骨 料 为 外 掺 料 ) ，参 数 见 表 3 。 表 8 9种 配合 比设计 方案 方案S i k a C r o u t 2 1 4 ： 石 子 单 位 混凝 土材 料 用 量， k g i n 水 S i k a G r o u t 2 1 4 石子( 5 1 0 1 l n ) 整 个 试 验 均 在 标 准 试 验 条 件 下 进 行 ，试 验 依 据 为 DL T 5 1 5 0 2 0 叭 水 工 混凝 土 试 验 规 程 和 相 关 的 技 术 标 准 ，采 用 人 工 拌 和 ，3种 方 案 的 拌 和 物 性 能 检 测 结 果 见 表 4。 表 4混凝土、灌浆材料拌和物性能检测结果 流动度 ram 坍落度 mm 一 出 S i k a Gr o u t 万粟2 l 4 石子 初始值 保 3 0 初始值 扩 3 0 展 m 度 i n 根 据定 子 基 础无 收缩 材料 施 工 技术 交 流专 题 会 议 纪 要 要 求 拌 和 物 性 能 应 满 足 GB T 5 0 4 4 8 - 2 0 0 8 中第 4 1 1条 的要求 。以上 3种设 计方 案 ，按 照厂 家 说 明 书 推 荐 的 用 水 量 试 拌 结 果 ， 初 始 的 流 动 度 、 坍 落度 和坍 落扩 展度 均未达 到 要求 。 3 2配合比参数调整 西 龙 池 试 验 室 借 鉴 在 该 电 站 机 电 安 装 工 程 标 中 蜗 壳 阴 角 回 填 自密 实 混 凝 土 配 合 比 设 计 的成 功 经 验 ， 结 合 前 期 成 功 进 行 的 1 、2号 机 下 机 架 无 收 缩 自流 平 灌 浆 材 料 的 施 工 工 艺 ，在 厂 家 推 荐 的 用 水 量 的 基 础 上 进 行 了调 整 ，调 整后 混 凝 土 、灌 浆 材料 配 合 比参 数 见 表 5 。 表 5调整后的混凝土、灌浆材料配合 比参数 方案 S i k a G r o u t 2 1 4 ： 石子 单位混凝 土材料用量 l 【 g m- 3 水 S i k a G r o u t 2 1 4 石 子( 5 1 0 mm) 3 - 2 1 混凝 土拌 和 物性 能试验 混 凝 土试 拌 是 在 同 等标 准 条件 下 进 行 的 ，试 拌 方 法 均 采 用 人 工 拌 和 ，试 验 依 据 D 5 1 5 0 - 2 0 01 和 相 关 的 技 术 标 准 ，结 果 见 表 6 。 由 表 6可 知 ，按 照 调 整 后 的 用 水 量 3种 设 计 方 案 拌 和 物 性 能 均 满 足 GB T 5 0 4 4 8 - 2 0 0 8第 4 1 1条 款 的 要 求 。 3 2 2混凝 土 强度 试 验 根 据 DI 仃5 1 5 0 - 2 0 0 1的 要 求 。 混 凝 土 成 型 采 用1 0 0 mm 1 0 0 mm 1 0 0 mm 和1 5 0 mm 1 5 0 mmx W a t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 1 0 困 表 6调整后 的混凝土、灌浆材料拌和物性能检测结果 表 8现场模拟试验混凝土 、灌 浆材料拌 和物性能检 测结果 1 5 0 mm 两 种 试 模 。 成 型 龄 期 分 别 为 1 、 3 、 7、 2 8 d按 照 该 标 准 对 抗 压 强 度 和 劈 裂 抗 拉 强 度 进 行 试 验 。 3种 方 案 的 试 验 结 果 均 能 满 足 GB T 5 0 4 4 8 2 0 0 8第 4 1 1条 的要 求( 见表 7 ) 。 表 7调整后的混凝土、灌浆材料强度检测结果 注 ：混凝土试件标养温度为 2 O 2，相对湿度大于 9 0 。 4 现场工艺试验 现场 工艺试 验 的试 件尺 寸与 1 、2号机组 定子 基 础 二 期槽 相 同 。按 1 ： 1尺 寸 设 计 。试 验 环境 与 现 场 施 工环境 基 本 相 同 。试件 内的钢 筋 型号 、数量 及 安 装 位 置 、 基 础 埋 件 也 与 1 、2号 机 组 定 子 基 础 二 期 槽 内 的 布 设 情 况 完 全 相 同 。 4 1 混凝土 浇筑 方法 为 了 保 证 模 拟 试 验 质 量 ，搅 拌 机 布 置 于 模 拟 试 件跟 前 ，利 用 3 5 0 L 自落 式搅 拌 机 进行 拌 和 ，拌制 好 的无 收 缩 自流 平 混 凝 土 由人 工 用 铁 桶 连 续 、平 缓 、 均 匀 地 灌 入 仓 内 ， 浇 筑 到 定 子 基 础 埋 件 水 平 板 下 部 时 ，采 用 竹 片抽 拉将 气 泡排 出 ，直至 基础 埋 件水 平 板 4个 通 气 孔 均 泛 浆 为 止 ，混 凝 土 浇 筑 高 度 与 定 子 基 础 埋 件 表 面 齐 平 。 4 2 性 能及强 度检测 按 照技 术标 准 要 求 ，混凝 土入 仓之 前 ，对 拌 和 物 的 流 动 度 、坍 落 度 、坍 落 扩 展 度 进 行 了 检 测 ，各 项 指 标 均 符 合 规 范 和 设 计 任 务 书 的 要 求( 见 表 8) 。 混 凝 土 强 度 试 验 采 用 1 0 0 mi l l 1 0 0 mmx l O 0 mi l l 和 1 5 0 mmx l 5 0 mmx1 5 0 mil l 两种 试模 成 型 ，每块一 次 性 连 续 灌 满 试 模 ，并 贴 上 标 签 ， 禁 止 扰 动 ， 1 2 h 后拆模 然后 将 每 组混 凝 土试 块 编号 ，放入 标 准养 护 室 进 行 养 护 ， 标 养 温 度 控 制 在 2 0- - 2 ，相 对 湿 度 大 于 9 0 。 到 龄 期 时 分 别 进 行 强 度 检 测 ，检 测 结 果 均 满 足 GB T 5 0 4 4 8 - 2 0 0 8要 求( 见 表 9 ) 。 圈W a r e r P o e r V o z 3 7 ， v o ， D S i k a Gr o u t 刀 栗 21 4 ： 石 子 流动度 ram 坍落度 w a n 初始值 保 3 0留m i 值n初始值 表 9 现场模拟试验混凝土、灌 浆材料强度抽检结果 4 3混凝 土 内部密 实性 、石子分 布均 匀性 检查 现 场 混 凝 土 养 护 期 达 到 2 8 d后 对 混 凝 土 试 件 进 行 切 割 ，观 察 混 凝 土 的 内 部 密 实 性 和 石 子 分 布 的 均 匀 性 。观 察 表 明 ，方 案 1的 混 凝 土 密 实 性 较好 。 用 肉眼 观察 有 少 量 明显 气孑 L。混凝 土 中石 子分 布均 匀 ；方 案 2混 凝 土密 实 性好 ，用 肉 眼观察 没 有 明显 气孔 ，混凝 土 巾石 子 分 布均 匀 ；方案 3混 凝 土 密实 性较好 ，用 肉眼 观察有 一些 微小气 孔 。 根 据 试 验 方 案 2即 S i k a G r o n t 21 4 ： 石 子 = 1 ： 0 2 的配合 比为最 优 配合 比。该 配合 比通过 设计 、监 理 、 业 主 的 会 审 并 批 复 后 被 采 用 经 现 场 施 工 验 证 混 凝 土 流 动 性 、密 实 性 非 常 好 ，混 凝 土 修 复 和 定 子 基 础 回填 已达到 设计 要求 的最佳效 果 。 5 结论 通 过对 无 收缩 自流平 混 凝 土配 合 比的优 化试 验 研究 有效 解 决 了定 子 基础 回填 和修 复 施 工 中采用 同标 号 同 时施 工 、保 证 结构 整 体 性 的 问题 ；同时也 解 决 了 定 子 基 础 回填 混 凝 土 不 密 实 而 出 现 脱 空 的 难 题 。 采 用 无 收 缩 自流 平 混 凝 土 施 工 速 度 快 、方 便 ， 能 够 有 效 减 轻 劳 动 强 度 。 参考文献 ： 1 赵均自密实混凝土的研究 和应用 J 混凝土 ，2 0 0 3 ( 6 ) ： 9 1 7 2 李清和 高强 与免振 自密实混凝土 J 建筑技术开发 ，1 9 9 7 ( 1 2 ) ： 3 4 - 3 8 3 纪建林 ，胡竟 贤 ，王毅自密实混凝 土性能及其在 三峡三期工 程 中的应用 J 两北水 电，2 0 0 5 ( 4 ) ： 3 3 3 6 4 D L r 5 1 5 0 2 0 0 1 水工混凝土试验规程 S 5 G B T 5 0 4 4 8 -2 0 0 8 水泥基灌浆材料应用技术规范 S E 6 J C T 9 8 6 -2 0 0 5水泥基灌浆材料 S ( 责任编 辑常 青 )