自密实混凝土在窄口水库泄洪洞衬砌工程应用的研究.pdf
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1、设计 与施 工 水 利规划 与设计 2 0 1 0年 第 6期 自密实混凝土在窄 口水库泄洪洞 衬砌工程应用的研究 黄绵松 李风亮 李红旭。 ( 1 清 华大学水 利水 电工程 系 北京 1 0 0 0 8 4 ;2 青海 省海 西州水务 局 青 海德令 哈8 1 7 0 0 0 ;3 北京 华实水 木科技 有 限公 司 北 京 1 0 0 0 8 4 ) 【 摘要】 本文以窄口水库泄洪洞为例 ,介绍 了自密实混凝土在浇筑过程 中无 需施加 任何振捣 。仅依靠混凝土 自重 就 能 完 全填 充至 模 板 内任 何 角 落 和钢 筋 间隙 并 且 不 发 生 离析 泌 水 的 混 凝 土 。 【
2、 关键词】 自密实混凝 土泄洪洞窄 口水库 【 中图分类号】 TV 5 1 2 【 文献标识码1 C 【 文章编号1 1 6 7 2 2 4 6 9( 2 0 1 0 )0 6 0 0 6 6 -0 4 I DOI编码 】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 22 4 6 9 2 0 1 0 0 6 0 2 4 1 引言 窄 口水库位于河南省灵宝市南 2 3 k m处 ,是黄 河支 流弘农涧河 中游 的一 座大 ( )型水库 。水 库控 制流域面积 9 0 3 k m ,总库容 1 8 5亿 m。 ,最大坝高 7 7 m,主要建筑物有 大坝 、主溢 洪道 、非 常溢洪 道
3、、 泄洪洞 、灌 溉 ( 发 电)洞 、水 库 电 站 等 六 大 主 体 。 其中水库泄洪洞 长 约 3 0 0 m,外洞 径 3 4 m,衬 砌厚 度 0 1 5 m,且竖井 垂直 高度 达 到 7 0 m,是典 型 的狭 小空 间 ,复 杂地形 的隧洞 衬砌 工程 。泄洪 洞衬 砌层 厚度薄配筋密 ,钢 筋 间 隙最小 处仅 有 5 c m,采用 常 规混凝土进行浇筑时难 以振捣密实 。 自密实 混 凝 土( S e l f C o mp a c t i n g C o n c r e t e , 简称 S C C )上世纪 8 O年代 由日本东京大学的岗村 甫 教授研制 成功 ,它是指
4、 在浇筑 过程 中无 需施加 任 何振捣 ,仅依 靠混凝 土 自重 就能完 全填充 至模板 内 任何角落和钢筋 间隙并且不发生离析 泌水 的混凝 土 。钢筋 密 集 、有 特 殊 形 状 的工 程 中钢 筋 间 距 较 小 ,使用常规混凝土时不易或者不能振捣密实,使 用 自密实 混凝土可 以确保 建筑物 中混凝 土的密 实 。 为 了保 证窄 口水 库 泄洪 洞衬 砌层 的浇筑 密实 , 本研究 采用北 京华实水 木科 技有 限公 司设计 的专用 自密实 混凝土进 行衬 砌层 的浇筑 ,并 结合 现场施工 情况进行 施工方 案设计 比选 ,最终成 功完成 衬砌层 的 自密实 混凝土 浇筑 ,为
5、 自密实 混凝土技 术在 隧洞 衬砌 工程 中复杂条 件下施 工提供 了宝贵 的经验 。本 文首 先对工程 中所采 用的 自密实混凝 土配合 比设计 66 进行介绍 ,然后 对窄 口工程 中进行 自密实 混凝土施 工 方案进 行对 比分析 ,最 后对 自密实 混凝土在 窄 口 工程 中成 功应 用 的经验进 行总结 。 2 自密实混凝土配合 比设计 2 1 原 材料 1 ) 水 泥 。 普 通 硅 酸 盐 4 2 5 水 泥( P 0 4 2 5); 2 )粉煤灰 。一级 粉煤 灰 ; 3 ) 砂 。级 配 情 况 较 好 中 砂 ,表 观 密 度 为 2 5 6 g c m。 : 4 )石子
6、。石灰石碎石,表观密度 2 7 5 g c m。 ; 5 )减 水剂 。HS T 自密 实混凝 土专用 b J J D 剂 。 2 2 自密 实混凝 土配合 比设计 2 2 1 传 统的 自密 实混凝土的设 计 思路 自密 实混凝 土 的设 计理念 与常规 混凝土最 大 的 差别在于:自密实混凝土在配合比设计上用粉体取 代了相当数量的石子,通过高效减水剂的分散和塑 化作 用 ,使 浆体具 有优 良的流 动性和 粘聚性 ,能够 有效 的包裹输 运石子 ,从 而达到 自密实 的效 果 。图 1 将 自密实 混凝 土的配合 比与 常规 混凝 土 的组 分 比 例 进行 了 比较 。 在 常规 混凝
7、土 的设 计思路 中,对 工作性 能的设 计非常简单 ,往往是根据粗骨料 的粒径查表得到对 应 的用 水量 ,再根 据砂 的细度模数 查表 确定砂率 , 作者简介 :黄绵松 ( 1 9 8 4年 一) ,男 ,回族 ,博士后。 设计 与施工 水利 规 划与设 计 2 0 1 0年 第 6 期 然后 通过 水灰 比公 式和 自身 经验 设计 满足 一定 强度 要求 的混 凝土 ,最 后利 用质 量法 或体 积法 计算 得到 所需 强度 等级 和工 作度 要求 的混 凝土 。这 样 的配合 比设计 方 法在 强度上 是 相对严 格 的 ,而 对 工作性 能 的控 制非 常粗 糙 ,检 测 手段也
8、非 常传统 和 单一 ,仅 参考坍落度指标 。而对 自密实混凝土而言 ,为了保 证 自密实 性 能 在 配 合 比设 计 上 对 于 每 方 混 凝 土 中 砂 、石、粉体和水的体积比例控制非常严格 ,出于 准确和方便的考虑建议使用体积法进行 自密实混凝 土的 配合 比设计 。 i i z 1 c s l G 常规 琏 I 图 1 自密实混凝 土的组分 比例 ( 需使用高效减水剂) 自密实混凝土的制备会因为材 料的差异而对 配合比设计产生较 大的影响 ;也 就是说使用不 同 砂 、石 、胶凝 材料 和减 水剂 的 自密 实混凝 土 配合 比 会 有一 定 的差 异 。所 以不仅 不 能够 给
9、出一 系列 通用 的配合 比设计 ,也很难 在 自密 实混凝 土 的配 合 比设 计上 给 出一个 既 准确又 经济 的设 计方 法 ,要想 配制 出性能与经济性两者兼顾的 自密实混凝土在实践中 积 累是 至关重 要 的 。东 京大 学 岗村 甫教授 实验 室经 过 多年研 究提 出了一整 套 的 自密 实混凝 土 配合 比设 计方法 ,依照这个方法经过一定 的调整就能够制备 出性 能优 良的 自密 实混 凝土 ,它 的优 点在 于易 于掌 握 ,设计 出来 的 自密 实 混 凝 土 性 能 比 较 稳 定 ;但 是 ,它最 大 的不足 就在 于胶凝 材 料用 量过 大 ,往 往 要使 用 6
10、 0 0 k g以 上 的胶 凝 材 料 。 岗村 教 授 所 提 出 的 自密实 混凝 土设计 方 法可 简要 概括 为 以下几点 : ( 1 )粗 骨 料 的 松 堆 体 积 占每 方 混 凝 土 体 积 的 5 0 ; ( 2 )细骨料的体积 占砂浆体积 的 4 O 4 2 ; ( 3 )体积水胶 比建议为 0 9 1 0 ,具体取决 于胶凝 材料 的组 成与 性质 ; ( 4 )高效减水剂的掺量则通过试配调整得到 。 2 2 2 专用 自密 实混凝 土 配合 比 根 据窄 日水库 的设计 要求 ,专 用 自密实 混凝 土 应满足 C 4 0的要求 。工程所使 用水泥 的体积平 均 粒
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