摘要:為了加快工程的施工進(jìn)度,減少壩體溫度控制措施,對(duì)馬槽河水電站拱壩混凝土的原材料和配合比進(jìn)行了試驗(yàn)研究。采用外摻輕燒MgO 和粉煤灰、選用緩凝型外加劑等方法延緩和降低水化熱,不僅可以加快施工進(jìn)度,還可以減少產(chǎn)生裂縫和滲透。室內(nèi)觀測(cè)記錄和強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明,外摻輕燒MgO 混凝土配合比設(shè)計(jì)滿足溫度控制要求。
關(guān)鍵詞:馬槽河拱壩; 外摻輕燒MgO; 微膨脹混凝土; 配合比試驗(yàn)研究
中圖分類號(hào): TU528. 55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1 工程概況
馬槽河水電站大壩為外摻輕燒MgO 混凝土雙曲拱壩,最大壩高67. 5 m ,壩頂寬4 m ,壩底寬9. 5 m ,壩頂弧長(zhǎng)142 m ,厚度比為0. 18 ,河床為對(duì)稱的“V”型河谷,壩體采用四級(jí)配常態(tài)C20 混凝土,填筑方量約5 萬m3 。
普通混凝土的自生體積變形大多為微收縮,近年來隨著膨脹水泥混凝土的研究和發(fā)展,人們逐漸認(rèn)識(shí)到如能調(diào)節(jié)水泥的礦物成分,使混凝土產(chǎn)生膨脹性的自生體積變形,將有可能改善混凝土的抗裂性能,簡(jiǎn)化大體積混凝土的溫控防裂措施。由于本工程大壩混凝土方量不大,為了能提前受益,吸取以往工程成功的經(jīng)驗(yàn),在壩體中摻入適量輕燒MgO ,以抵消溫降收縮。本文詳細(xì)地介紹了輕燒MgO 微膨脹混凝土配合比的試驗(yàn)研究。
2 設(shè)計(jì)要求
馬槽河大壩外摻輕燒MgO 混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)見表1。
3 原材料性能
3. 1 水泥
試驗(yàn)選用的水泥為銅仁黔東水泥廠和懷化金大地水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽P. O32. 5 水泥,試驗(yàn)結(jié)果見表2、3。
3. 2 粉煤灰
試驗(yàn)采用玉屏縣大龍電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰,其品質(zhì)試驗(yàn)成果見表4 ,各項(xiàng)指標(biāo)滿足《水工混凝土摻加粉煤灰技術(shù)規(guī)范》(DLPT5055 - 1996) 的Ⅱ級(jí)粉煤灰要求。
3. 3 外加劑減水劑
外加劑主要選用北京科寧外加劑廠生產(chǎn)的ADD - 3 型和鐵盛外加劑廠生產(chǎn)的TS - A Ⅰ型緩凝高效減水劑進(jìn)行混凝土配合比室內(nèi)試驗(yàn),并進(jìn)行化學(xué)分析檢測(cè),試驗(yàn)結(jié)果見表5、6。減水劑均符合《混凝土外加劑》(GB8076 - 1997) 的一等品要求。
3. 4 外加輕燒MgO
選用遼寧海城東方滑鎂公司生產(chǎn)的輕燒MgO ,其純度大于90 %。物理力學(xué)成果見表7 ,各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《水利水電工程輕燒MgO 材料品質(zhì)技術(shù)要求》的規(guī)定。
3. 5 砂石骨料
人工砂的顆粒級(jí)配見表8 ,該砂細(xì)度模數(shù)2. 8 ,顆粒級(jí)配較好,屬中砂,石粉( d ≤0. 16 mm 的顆粒) 含量13. 6 % ,適中。滿足《普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》(JGJ52 - 92) 及《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法》(JGJ53 - 92) 規(guī)范要求。
砂石骨料的物理性能見表9 ,均滿足《水工混凝土施工規(guī)范》(DLPT5144 - 2001) 的要求。
4 大壩四級(jí)配混凝土配合比試驗(yàn)
4. 1 混凝土配合比參數(shù)確定
(1) 配制強(qiáng)度的確定?；炷僚渲茝?qiáng)度按現(xiàn)行《水工混凝土施工規(guī)范》(DLPT5144 - 2001) 確定,混凝土配制強(qiáng)度見表10。
(2) 壓蒸試驗(yàn)確定輕燒MgO 極限摻量。為了了解不同輕燒MgO摻量對(duì)水泥、混凝土的影響,進(jìn)行砂漿壓蒸試驗(yàn),作砂漿壓蒸試驗(yàn),以確定極限摻量,并作一級(jí)配混凝土壓蒸試驗(yàn),以進(jìn)行校核。壓蒸試驗(yàn)參照GBPT750 - 92《水泥壓蒸安定性試驗(yàn)方法》進(jìn)行,壓蒸試驗(yàn)結(jié)果見表11。
4. 2 混凝土配合比試驗(yàn)研究
應(yīng)該指出的是,采用全壩外摻輕燒MgO 混凝土筑拱壩技術(shù),重點(diǎn)之一是配制具有優(yōu)良特性的混凝土,這是設(shè)計(jì)和施工得到成功的基礎(chǔ)和保證。
對(duì)拱壩而言,既是大體積又要有相當(dāng)?shù)淖冃文芰?這是有別于重力壩、基礎(chǔ)回填、鋼管外包回填等強(qiáng)約束邊界條件的特點(diǎn)。配制低熱、低彈模、高抗裂能力的混凝土是設(shè)計(jì)的目標(biāo),這也是利用MgO 補(bǔ)償作用的一個(gè)重要措施。
在設(shè)計(jì)前期做好混凝土試驗(yàn),優(yōu)選原材料有:由于水泥水化熱主要是C3S、C3A 所應(yīng)生的,應(yīng)選擇其含量較少的水泥;在不影響混凝土最終強(qiáng)度前提下盡量高摻粉煤灰,減少水泥用量;選用高效的減水劑,保證混凝土施工和易性,又不增加水泥用量,這也是減小混凝土絕熱溫升的有效途徑;此外,由于混凝土彈性模量、線脹系數(shù)等主要取決于骨料性質(zhì),因此,選擇灰?guī)r等優(yōu)良的骨料是配合比設(shè)計(jì)時(shí)要重視的。
在此基礎(chǔ)上,通過優(yōu)選混凝土配合比,達(dá)到配制具有優(yōu)良技術(shù)特性混凝土的目標(biāo)。外摻輕燒MgO 混凝土配合比及力學(xué)試驗(yàn)研究成果見表12、13 ,本工程外摻輕燒MgO 混凝土配合比的特點(diǎn)為:
測(cè)點(diǎn)位置可利用儀器內(nèi)傾斜計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式如下式:
式中b 為所測(cè)單元的起點(diǎn)距; ba 為儀器安裝的起點(diǎn)距; d 為所測(cè)單元距儀器的距離;θ為傾斜計(jì)所測(cè)角度; h 為所測(cè)單元的水深; ha 為儀器安裝的水深。
以黃陵廟斷面為例:河寬500 m ,最大水深65 m ,河道為“V”字形。儀器安裝在水下5 m 處,測(cè)量平臺(tái)的角度變化為0°～15°,測(cè)量周期為10 min。下面就對(duì)此方案的可行性和誤差進(jìn)行討論。
在距岸250 m的江中最大測(cè)量深度為: 5 + 250tan15°= 72 m> 65 m ,所以在傾斜計(jì)15°的測(cè)量范圍內(nèi)可以監(jiān)測(cè)斷面上的所有點(diǎn)。
測(cè)量周期為10 min ,則每秒平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0. 025°。如果每組數(shù)據(jù)的測(cè)量時(shí)間為10 s ,就可以計(jì)算出在江中心(距岸250m) 處改進(jìn)后的系統(tǒng)比原有系統(tǒng)將增加:10 ×0. 025 ÷180 ×3. 14×250 ÷2 = 0. 55 m的位置誤差。由于儀器內(nèi)置傾斜計(jì)的測(cè)量精度為0. 5°,則在江中心處的位置誤差為0. 5 ÷180 ×3. 14 ×250 =2. 18 m ,對(duì)于65 m的水深,誤差還是可以接受的。
采用以上改進(jìn)方案后,H - ADCP 每10 min 將對(duì)整個(gè)斷面進(jìn)行一次完整的掃描,可以同時(shí)監(jiān)測(cè)斷面的流量和流速分布。
4 結(jié)論
通過對(duì)流速數(shù)據(jù)的整理和分多種指標(biāo)流速方案進(jìn)行參數(shù)率定,解決了在復(fù)雜情況下數(shù)據(jù)質(zhì)量和測(cè)量距離不穩(wěn)定的問題。此方法對(duì)于在河寬較大,儀器的測(cè)量距離受泥沙等多因素影響的情況下運(yùn)用H - ADCP 有積極的意義。本文提出的改進(jìn)方案以遠(yuǎn)低于H - ADCP 儀器價(jià)格的成本更大限度開發(fā)了H - ADCP的潛能,也為實(shí)現(xiàn)水文自動(dòng)測(cè)驗(yàn)提供了一種思路。
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