摘要:為了加快工程的施工進度,減少壩體溫度控制措施,對馬槽河水電站拱壩混凝土的原材料和配合比進行了試驗研究。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度,還可以減少產生裂縫和滲透。室內觀測記錄和強度試驗結果表明,外摻輕燒MgO 混凝土配合比設計滿足溫度控制要求。
關鍵詞:馬槽河拱壩; 外摻輕燒MgO; 微膨脹混凝土; 配合比試驗研究
中圖分類號: TU528. 55 文獻標識碼: 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142 m ,厚度比為0. 18 ,河床為對稱的“V”型河谷,壩體采用四級配常態(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,人們逐漸認識到如能調節(jié)水泥的礦物成分,使混凝土產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,在壩體中摻入適量輕燒MgO ,以抵消溫降收縮。本文詳細地介紹了輕燒MgO 微膨脹混凝土配合比的試驗研究。
2 設計要求
馬槽河大壩外摻輕燒MgO 混凝土設計指標見表1。
3 原材料性能
3. 1 水泥
試驗選用的水泥為銅仁黔東水泥廠和懷化金大地水泥廠生產的普通硅酸鹽P. O32. 5 水泥,試驗結果見表2、3。
3. 2 粉煤灰
試驗采用玉屏縣大龍電廠生產的Ⅱ級粉煤灰,其品質試驗成果見表4 ,各項指標滿足《水工混凝土摻加粉煤灰技術規(guī)范》(DLPT5055 - 1996) 的Ⅱ級粉煤灰要求。
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的ADD - 3 型和鐵盛外加劑廠生產的TS - A Ⅰ型緩凝高效減水劑進行混凝土配合比室內試驗,并進行化學分析檢測,試驗結果見表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的輕燒MgO ,其純度大于90 %。物理力學成果見表7 ,各項指標均滿足《水利水電工程輕燒MgO 材料品質技術要求》的規(guī)定。
3. 5 砂石骨料
人工砂的顆粒級配見表8 ,該砂細度模數(shù)2. 8 ,顆粒級配較好,屬中砂,石粉( d ≤0. 16 mm 的顆粒) 含量13. 6 % ,適中。滿足《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》(JGJ52 - 92) 及《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》(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 大壩四級配混凝土配合比試驗
4. 1 混凝土配合比參數(shù)確定
(1) 配制強度的確定。混凝土配制強度按現(xiàn)行《水工混凝土施工規(guī)范》(DLPT5144 - 2001) 確定,混凝土配制強度見表10。
(2) 壓蒸試驗確定輕燒MgO 極限摻量。為了了解不同輕燒MgO摻量對水泥、混凝土的影響,進行砂漿壓蒸試驗,作砂漿壓蒸試驗,以確定極限摻量,并作一級配混凝土壓蒸試驗,以進行校核。壓蒸試驗參照GBPT750 - 92《水泥壓蒸安定性試驗方法》進行,壓蒸試驗結果見表11。
4. 2 混凝土配合比試驗研究
應該指出的是,采用全壩外摻輕燒MgO 混凝土筑拱壩技術,重點之一是配制具有優(yōu)良特性的混凝土,這是設計和施工得到成功的基礎和保證。
對拱壩而言,既是大體積又要有相當?shù)淖冃文芰?這是有別于重力壩、基礎回填、鋼管外包回填等強約束邊界條件的特點。配制低熱、低彈模、高抗裂能力的混凝土是設計的目標,這也是利用MgO 補償作用的一個重要措施。
在設計前期做好混凝土試驗,優(yōu)選原材料有:由于水泥水化熱主要是C3S、C3A 所應生的,應選擇其含量較少的水泥;在不影響混凝土最終強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,因此,選擇灰?guī)r等優(yōu)良的骨料是配合比設計時要重視的。
在此基礎上,通過優(yōu)選混凝土配合比,達到配制具有優(yōu)良技術特性混凝土的目標。外摻輕燒MgO 混凝土配合比及力學試驗研究成果見表12、13 ,本工程外摻輕燒MgO 混凝土配合比的特點為:
測點位置可利用儀器內傾斜計的數(shù)據(jù)進行計算,計算公式如下式:
式中b 為所測單元的起點距; ba 為儀器安裝的起點距; d 為所測單元距儀器的距離;θ為傾斜計所測角度; h 為所測單元的水深; 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,測量平臺的角度變化為0°～15°,測量周期為10 min。下面就對此方案的可行性和誤差進行討論。
在距岸250 m的江中最大測量深度為: 5 + 250tan15°= 72 m> 65 m ,所以在傾斜計15°的測量范圍內可以監(jiān)測斷面上的所有點。
測量周期為10 min ,則每秒平臺轉動角度為0. 025°。如果每組數(shù)據(jù)的測量時間為10 s ,就可以計算出在江中心(距岸250m) 處改進后的系統(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。由于儀器內置傾斜計的測量精度為0. 5°,則在江中心處的位置誤差為0. 5 ÷180 ×3. 14 ×250 =2. 18 m ,對于65 m的水深,誤差還是可以接受的。
采用以上改進方案后,H - ADCP 每10 min 將對整個斷面進行一次完整的掃描,可以同時監(jiān)測斷面的流量和流速分布。
4 結論
通過對流速數(shù)據(jù)的整理和分多種指標流速方案進行參數(shù)率定,解決了在復雜情況下數(shù)據(jù)質量和測量距離不穩(wěn)定的問題。此方法對于在河寬較大,儀器的測量距離受泥沙等多因素影響的情況下運用H - ADCP 有積極的意義。本文提出的改進方案以遠低于H - ADCP 儀器價格的成本更大限度開發(fā)了H - ADCP的潛能,也為實現(xiàn)水文自動測驗提供了一種思路。
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