苗尾水电站工程中的防渗墙混凝土配合比设计.pdf

水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 5期 苗尾水 电站 工程 中的防 配合 比设计 渗墙混凝土 刘 志 阳 ，唐 安 生 ( 中国人民武装警察部队 水电第一总队，广西 南宁5 3 0 0 2 8 ) 关键词 ：防渗墙 ；配合比设计 ；苗尾水电站 中图分类号 ：T V 5 5 1 3 ( 2 7 4 ) 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 4 6 0 3 1 概述 苗尾水电站位于云南省大理州云龙县旧州镇境内 的澜沧江河段上 ，属 I等工程 ，永久性主要水工建筑 物为 1 级建筑物 ，次要建筑物为 3级建筑物。电站上 游围堰堰体 1 3 1 6 0 0 i n高程以上采用土工膜心墙 防 渗 ，1 3 1 6 0 0 m高程 以下堰体及基础采用 C 2 0混凝 土防渗墙防渗 ，墙厚 0 8 m，最大墙深约 3 8 0 m，防 渗墙下接帷幕灌浆 至 l 0 L u界线 ；水 电站下游 围堰 1 3 1 1 5 0 m高程以上采用土工膜心墙防渗 ，1 3 1 1 5 0 l I 1 高程 以下堰体及基础采用混凝土防渗墙防渗 ，防渗墙 厚 0 8 m，最大墙深 3 6 5 I n ，防渗墙下接帷幕灌浆至 3 0 L u线 。 普通混凝土是刚性墙体材料，在地下工程应用中 主要是对强度和抗渗性能要求较高的地下连续墙工 程。防渗墙混凝土的主要性能指标是抗渗指标 ，高抗 渗必须要求小的水灰 比，而小的水灰比势必影响混凝 土的和易性 ，同时也要考虑混凝土的变形能力 。为了 解决上述问题 ，需在防渗墙混凝土配制过程中采取一 些特殊的措施 ，如掺加粉煤灰、引气剂 、缓凝减水剂 等。 2 混凝土配合比设计 混凝土配合比设计总体思路为 ：采用一级配 ，在 ? 昆 凝土中掺入高性能缓凝型减水剂 、高效引气剂和粉 煤灰 ；采用较小的水灰 比和较低的水泥用量 ，在满足 设计 、施工等技术要求的前提下 ，努力降低混凝土成 本 ，同时解决混凝土抗渗、耐久性等问题 ，以体现混 凝土配合 比的科学性和经济性 。 2 1 规 范规定 根据 水电水利工程混凝土防渗墙施工规范 ( D L T 5 1 9 9 -2 0 0 4 ) 的规定 ，普通混凝土的胶凝材料 用量不小于 3 5 0 k g m ；水胶 比不大于 0 6 5 ，砂率不 小于 4 0 ，混凝土的质量检查除强度指标外 ，必须 检查抗渗指标 ，而对弹性模量不作硬性规定。 2 2 设 计要求 设计要求见表 1 。 2 3 试 验用原 材料 胶凝材料 ：水泥用三江牌 P 0 4 2 5级水 泥，检 测指标满足 通用硅酸盐水泥 ( G B 1 7 5 2 o 0 7 ) 要求 ， 检测结果见表 2 ；掺合料用 曲靖 级粉煤灰 ，检测指 标均满足 水 工混凝土掺用粉煤灰技术规 范( D I MT 5 0 5 5 -2 0 0 7 ) 要求 ，检测结果见表 3 。 骨料：细骨料为人工砂 ，除细度模数 ( 3 0 8 ) 外 ， 其余指 标 均 满 足 水 工 混 凝 土 施 工 规 范( D t Y T 5 1 4 4 -2 0 0 1 ) 的要求 ；粗骨料为粒径为 52 0 m m 的 小石 ，除超径含量( 2 l ) 外 ，其余指标均满足 水工 混凝土施工规范 ( D I Y T 5 1 4 4 0 0 1 ) 的要求。 高性能缓凝型减水剂 、高效引气剂 ：江苏博特新 材料建设有限公司生产 ，所检指标均满足 混凝 土外 加剂 ( G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 ) 要求 。 水 ：属饮用水 ，与施工使用水为同一水源。 2 4 防渗墙混凝土配合比参数的确定 依据 水 工 混 凝 土 配 合 比设 计 规 程 ( D I MT 5 3 3 0 -2 0 0 5 ) ，混凝土配制强度公式为： f c = + 收稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 2 2 7 作者简介 ：刘 志阳( 1 9 8 6 一 ) ，男，助理工程师。 W a t e r Re s o u a n d Hy d r o p o we r En g i n e e n n g V o l 4 4 No 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 设计的技术要求 刘志阳， 等苗尾水电站工程中的防渗墙混凝土配合比设计 龄期 抗压强度 骨料最大 坍落度 扩散度 1 h坍落度 抗渗 密度 初凝 终凝 2 8 d渗透系 2 8 d破 水泥强 d MP a 粒径 ram m m m m 等级 k g- I n一 时间 h 时间 h 数 c m s 一 坏 比降 度等级 2 8 2 0 4 0 l 8 O 2 2 O 3 4 O4 O O 1 5 0 W 8 2 l o o 6 2 4 l 0一 2 o O 4 2 5 表 2水泥检测结果 标准稠度 比表面积 凝结 时间 r a i n 抗压强度 MP a 抗折强度 MP a 试验项 目 安定性 m k g 一 初凝 终凝 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 标 准要求 。 3 o o 合格 4 5 6 o o 1 7 0 4 2 5 3 5 6 5 实测值 2 5 6 3 4 0 合格 1 6 8 2 4 3 2 3 6 4 8 9 4 8 8 2 注 ：检 测依据 GB 1 7 5 2 0 0 7 、G B T 1 7 6 7 1 - 1 9 9 9、G B T l 3 4 6 2 O l 1 。 表 3 粉煤灰检测结果 标准规定值 试验项 目 试验结果 I 级 级 级 含水率 1 O 1 0 1 0 O 8 烧失量 5 O 8 _ 0 1 5 0 6 1 细度 1 2 0 2 5 0 4 5 0 1 8 6 需水量 比 9 5 1 0 5 l 1 5 9 8 注 ：检测依 据 水 工混 凝 土掺 用 粉煤 灰 技 术规 范 ( D L T 5 O 5 5 2 0 0 7 ) 。 t O 。式中，t =1 6 4 5 ； 取值如下 ，当混凝 土强度等 级 C 2 0C 2 5时， 取 4 0 。故 C 2 0混凝土配制强度 为 2 0+1 6 4 5 4 0= 2 6 6 ( MP a ) 。 根据其他工程防渗墙配合 比设计经验资料 ，研究 分析用于本工程的其他混凝土施工配合 比设计参数 ， 同时考虑人工砂的细度模数偏高及小石的超径含量超 标等 因素，用假 定容重 法设计 ，水灰 比选 择 0 3 0 、 0 3 5 、0 4 0、0 4 5的组合 ，用 水量选择 1 7 0 k g m 。 ； 砂率选择 6 0 ，粉煤灰掺量选择 3 0 ，高性能缓凝 型减 水 剂 掺 量 选 择 0 8 ，高 效 引 气 剂 掺 量 选 择 0 0 1 5 ( 用水稀释成浓度为 1 溶液) 。 2 5混凝土试验 2 5 1 混凝 土试拌 试验 数据 统计 混凝土试拌试验结果 ，见表 4 。 2 5 2混凝 土 强度 及抗 渗 性能检 测 混凝土强度及抗渗性能检测见表 5 ，2 8 d的水灰 比及强度关系见图 1 。由图 1可知 ，混凝土其配制强 度为 2 6 6 MP a时 ，对应 的水灰 比为 0 3 5 3 ，实 际取 值为 0 3 5 。 表 5混凝土强度及抗渗性能检测 结果 龄期 7 d 2 8 d 水灰 比 0 3 O 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 强度 MP a 2 1 6 l 9 5 1 2 2 9 1 3 3 2 2 7 9 1 9 6 1 4 0 抗渗性能 。 。 ， W8 W8 羔 魁 骥 拦 ! y= - 1 3 1 8 x +7 3 1 R = 0 9 9 2 5 图 1 2 8 d抗压强度 与水灰 比关 系曲线 2 5 3防渗墙混凝土配合 比调整与确定 由表 4和表 5可以看 出，用 0 3 5水灰 比拌制 的 混凝土各项性能指标均能满足 防渗墙设 计指标及要 求 。用 0 3 5水灰 比拌制的混凝土表观密度实测值与 计算值之差( 一1 4 ) 不超过计算值的 2 ，故水 灰比为 0 3 5的配合 比维持不变 ，推荐施工配合 比见 表 6 。 3 施工中混凝土质量检测及分析 施工中共检测混凝土抗压强度 1 0 8 组，其中出机 表 4 混凝土试拌试验结果统计 扩散度 实测坍落度 含气量 密度 凝结时间 h 1 h 后坍落度 搅拌时间 析水 水灰 比 粘聚性 n l m ra m k g IT I 初凝 终凝 mIn s 情况 O 3 O 3 9 0 2 2 0 8 O 2 2 8 6 9 8 1 6 4 2 1 3 0 3 5 3 8 5 2 2 5 9 O 2 2 6 7 l O 3 1 6 8 21 8 1 2 0 好 无 0 4 0 41 0 2 2 8 8 2 2 2 7 2 1 0 4 1 7 5 2 3 0 0 4 5 5 5 5 2 4 o 9 5 2 2 6 3 l O 7 1 7 6 2 3 5 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 5期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘志阳， 等苗尾水电站工程中的防渗墙混凝土配合比设计 表 6推荐施工 配合 比 配合 比 设计坍落 含气量 粉煤 灰 砂率 每立 方混凝土材料l k g 11 1 水灰 比 胶材 ： 砂 ： 小石 ： 减水剂 ： 引气剂 度 mm ， 掺量 水 水泥 粉煤灰 砂 小石 减水剂 引气剂 O 3 5 1： 2 0 3： 1 3 5： 0 o o8： 0 0 0 0 1 5 1 8 02 2 0 7 O l 1 O 3 0 6 0 l 7 O 3 4 0 1 4 6 9 8 6 6 5 8 3 8 9 0 0 0 7 2 9 表 7施工混凝土强度及抗渗指标检测结果 强度 检测 抗压强度指标 MP a 标 准 保证 抗渗性能 等级 组数 最大值 最小值 平均值 差 o r 基 检测组数 设计 实测 C 2 0 1 0 8 3 4 1 2 2 5 2 7 9 2 9 5 9 9 1 2 3 W 8 W8 表 8施工混凝土其他指标检 测结果 扩散度 含气量 密度 坍落度 m m 凝结时间( 出 项 目 m m k g m一 机 口) h 粘聚 析水 性 情况 出机 口 出机 口 现场 出机 口 出机 口 现场 初凝 终凝 检测组数 6 4 7 8 2 1 l 3 8 2 1 6 4 2 4 2 最大值 4 3 0 1 O 6 1 O 1 2 2 9 l 2 4 O 2 2 8 1 3 2 1 7 9 好 无 最小值 3 5 0 8 6 7 8 2 2 6 4 1 8 8 1 8 6 9 1 l 5 6 平均值 3 8 0 8 9 8 7 2 2 7 9 2 1 5 2 0 8 1 O 8 1 7 2 注 ：各 项 指 标 合格 率均 为 1 0 0 。 口取样检测 9 3组 ，现场取样检测 1 5组 ，抗渗性能共 检测 2 3组 ，其 中出机 口取样检测 1 7组 ，现场取样检 测 6组 ，其余性能指标均满足设计要求 ，检测结果及 统计分析见表 7 、表 8 。 4 渗透系数和水力梯度的确定 4 1 渗透系数 依据 水工混凝土试验规程 ( D I JT 5 1 5 0 2 0 0 1 ) +”+”+” +- +”+” + ( 上接 第4 5页) 却水管部位有大量水涌出 ，且涌水压力较大，水流射 出约 3 5 m远。堵头内渗压水串通情况和水流来路 不明，故灌浆施工中要慎重 ，以免引起抬动和其他次 问题发生 。在普通水泥补强接缝灌浆中采取限流 、限 量 、限压措施。 ( 1 ) 限流 ：开始灌浆 正常后 尽可能采 用最 大泵 量灌注 ，根据灌浆孔相邻 的各漏水点导流孔出浆情 况 ，对 出水泥浆的孔逐一进行关 闭。若高于灌浆孔 12 m的导流孔出水泥浆时，及时减少进浆量 ，使 该孔不出水泥浆为限流值 ，已关闭的各孔每隔2 0 m i n 放一次浆，每次放浆 2 0 3 0 L，放 出与进浆同样 比重 后 ，不再放浆。 ( 2 ) 限量 ：以水泥初凝时间和浆液 面在缝 内上升 的高度控制 ，本次灌浆在限流 2 0 L rai n内，且灌浆 时问又没达到水泥初凝时间( 开始进浆时起计) ，进 的试验方法，从出机 口抽 检 1 2组试样 用于相对抗 渗性试 验 ，在 0 8 MP a水 压下持续 2 4 h ，试样 的渗透系数 K 统 计分析表明 ，混凝土的渗透系数均小于 设计值。 4 2水力梯度 假设混凝土抗渗性能试件在 0 8 MP a 水压下持续 8 h以上 ，混凝土试件出现 渗水 ，那么其渗水高度为 1 5 c m，其水 力梯度为 0 8 X 1 0 2 0 0 1 5： 5 4 4 。从防 渗墙最大深度为 3 8 0 m、墙厚为 0 8 m 来看 ，其水力 梯度为 4 7 5 ，设 计 的配 合 比是可行的。 在本工程机制砂和人工碎石个别指 标始终不能满足规范要求的情况下，通过合理掺加外 加剂和粉煤灰 ，所研究的混凝土施工配合 比能够满足 设计及施工要求。由于设计既提出了混凝土的抗渗等 级要求 ，又提出了渗透系数和破坏比降，通过试验结 果分析及工程经验判断，能够满足本工程所要求抗渗 等级，就能满足本工程所要求的渗透系数和破坏比降。 ( 责任编辑欧阳越) +“+“ + - 4 -“+” - - + 浆孔以上 2 m的导流孔出水泥浆并达到进浆 比重 ，应 停止灌浆 ，该灌浆所用的水泥量为本次的限量，若本 次灌浆时间达到水泥的初凝时间，缝面下部水泥浆趋 于固化，消失侧压力 ，可继续灌注 ，将进浆管移到上 部导流孔进浆灌注，直至灌注洞顶拱各孔。 ( 3 ) 限压 ：泵压力能够将水泥浆压进管道至缝面 ， 且有足够排量即可，该压力为限制压力。最终灌至洞 顶拱 ，可将灌浆压力升到设计压力，达到结束标准。 术 术 ： I ： ： l ： 本次 3 导流洞堵头接缝灌浆化学材料堵漏为非 常规灌浆 ，具有施工工艺复杂 、施工难度大 、工期 较长 、风险系数大等特点 ，应采用非常规措施 ，即 化学灌浆堵漏 和接缝灌浆封 堵处理既 同时又交 替 ， 按高程由下 向上推进至导流洞顶拱 ，以达到预期 目 的。 ( 责任编辑欧阳越) 水利水电技术第4 4卷2 O 1 3年第5期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m