陳平華
(中國水利水電第十六工程局有限公司,福建 福州 350003)
周寧抽水蓄能電站地址為福建寧德周寧縣七步鎮(zhèn)內(nèi),電站裝機(jī)容量1 200 MW(4×300 MW),樞紐工程的組成部分包括上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開關(guān)站、下水庫等。本標(biāo)段的主要工程項(xiàng)目有下水庫大壩、下水庫水墊塘、下水庫庫岸防護(hù)、左岸上壩隧洞、左岸繞壩隧洞、下庫右岸上壩公路、下庫導(dǎo)流隧洞、預(yù)埋件工程、安全監(jiān)測土建工程、環(huán)境保護(hù)以及水土保持工程等。
壩頂布置:左岸1#~4#為擋水壩段,壩頂寬度9.0 m。5#、7#壩段為泄洪底孔壩段,壩頂寬度29 m,上游懸出壩面4 m,下游懸出壩面5 m。6#壩段為溢流表孔壩段,壩頂寬度34.5 m(閘墩前沿懸出壩面4.5 m),中墩、邊墩均厚3 m,布置表孔平板檢修門和工作弧門,由一臺門機(jī)控制檢修門,門機(jī)跨度7.4 m,上游軌道位于壩軸線上游0.8 m。溢流壩頂布置9.0 m寬壩頂交通橋,通過交通橋與左、右岸擋水壩段壩頂貫通。8#擋水壩段考慮儲門槽,壩頂寬度13.5 m,懸出上游壩面4.5 m。右岸9#~11#壩段為擋水壩段,壩頂寬度9.0 m。壩頂交通:由左岸上壩隧洞接左岸繞壩隧洞,可供進(jìn)出。
上游防滲型式:采用二級配碾壓混凝土,上游二級配RCC強(qiáng)度等級為R90C25W8F100,高程260.00 m以下防滲層厚度為4.5 m,高程260.00 m以上為3.0 m,上游面1.0 m為變態(tài)混凝土C9025W8F100。
下水庫大壩為碾壓混凝土重力壩,壩頂高程306.0 m,最低建基面高程198.0 m,最大壩高108.0 m。混凝土工程量一共65.73萬m3左右,其中碾壓混凝土39.55萬m3左右,其他混凝土26.18萬m3左右。工程自2017年2月底開始至2022年12月31日結(jié)束,工程合同總工期71個月,其中施工工期為57個月。
《水工碾壓混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5112—2009)第5.5款骨料中規(guī)定:砂料應(yīng)質(zhì)地堅硬,級配良好。人工砂的細(xì)度模數(shù)以2.2~2.9比較適合。人工砂的石粉(d≤0.16 mm顆粒)含量最好為12%~22%,其中d≤0.08 mm的微粒含量應(yīng)超過5%?!吨軐幊樗钅茈娬灸雺夯炷林亓问┕ぜ夹g(shù)要求》規(guī)定:細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.4~2.8,石粉含量16%~18%。設(shè)計要求石粉含量范圍較窄,實(shí)際砂石骨料生產(chǎn)很難滿足要求。結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗(yàn),同類混凝土大壩工程石粉含量在16%~20%較為適宜。在征得工程建設(shè)單位同意后,項(xiàng)目試驗(yàn)室在現(xiàn)場進(jìn)行了碾壓混凝土人工砂最佳石粉含量試驗(yàn)。
1)水泥:選擇的是福建永安建福水泥有限公司生產(chǎn)的“建?!迸芇·O42.5水泥,經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)物理、力學(xué)、化學(xué)和熱學(xué)等指標(biāo)均符合規(guī)范。
2)粉煤灰:選擇的是福建大唐同舟益材環(huán)??萍加邢薰緦幍路止旧a(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰,經(jīng)過檢測可知其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求,可用于實(shí)際工程建設(shè)中。
3)細(xì)骨料:本工程采用的細(xì)骨料為水電十六局砂石料標(biāo)生產(chǎn)的花崗巖碎石人工砂(原樣石),人工砂細(xì)度模數(shù)FM為2.71,石粉含量為17.7%,其余指標(biāo)均符合要求;經(jīng)水洗人工砂石粉8.6%,試驗(yàn)過程人工砂石粉采用外摻。
4)粗骨料:本工程采用的粗骨料為水電十四局砂石料標(biāo)生產(chǎn)的花崗巖碎石,粒徑分別為5~20、20~40、40~80 mm,經(jīng)檢驗(yàn),這三種骨料的顆粒級配符合要求,中徑篩篩余處在40%~70%,其余各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。
5)外加劑:選擇的是石家莊市長安育才建材有限公司生產(chǎn)的GK-4A萘系緩凝高效減水劑(粉劑)和GK-9A引氣劑(膏狀),經(jīng)檢驗(yàn)其各項(xiàng)指標(biāo)符合要求,且與膠凝材料均有較好的相容性。
6)水:碾壓混凝土混凝土拌和用水符合要求。
本次碾壓混凝土最佳石粉試驗(yàn)的參照配合比采用公司中心實(shí)驗(yàn)室確定的配合比,控制碾壓混凝土水膠比不變,根據(jù)人工砂不同的石粉摻量以及相應(yīng)的拌合物VC值情況微調(diào)用水量。碾壓混凝土中人工砂最佳石粉含量試驗(yàn)的配合比如表1所示。
表1 碾壓混凝土最佳石粉含量試驗(yàn)的配合比
人工砂中石粉含量(d≤0.16 mm顆粒)大小對砂的細(xì)度模數(shù)F.M影響較大,也直接影響砂率的確定和碾壓混凝土的各項(xiàng)性能[1]。人工砂中石粉含量增加1%,細(xì)度模數(shù)減少約0.03?!吨軐幊樗钅茈娬灸雺夯炷林亓问┕ぜ夹g(shù)要求》規(guī)定:用于碾壓混凝土的人工砂細(xì)度模數(shù)應(yīng)控制在2.4~2.8。
根據(jù)表1進(jìn)行試驗(yàn),得出的試驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2 試驗(yàn)結(jié)果
從表2可得以下結(jié)論。
1)人工砂石粉含量對碾壓混凝土拌合物VC值的影響。相同用水量和引氣劑摻量時,隨著人工砂中石粉含量的增加,同質(zhì)量的人工砂比表面積相應(yīng)增大,碾壓混凝土的VC值也逐漸增大,人工砂每增加1%的石粉含量,碾壓混凝土的VC值相應(yīng)增加1.0 s。
2)人工砂石粉含量對碾壓混凝土拌合物含氣量的影響。相同用水量和引氣劑摻量時,隨著人工砂中石粉含量的增加,由于石粉吸附作用,碾壓混凝土的含氣量也逐漸減小,人工砂每增加1%的石粉含量,碾壓混凝土的含氣量相應(yīng)減小約0.7%。
3)從碾壓混凝土拌合物的泛漿效果、VC值和含氣量綜合考慮,ZNSF-03、ZNSF-03-1、ZNSF-06、ZNSF-08配合比皆可滿足施工要求。即人工砂石粉含量在16%~20%比較合適。
得出的具體試驗(yàn)結(jié)果見表3。
表3 試驗(yàn)結(jié)果
由表3可以得出以下結(jié)論。
1)在相同用水量及引氣劑摻量下,碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著石粉含量的增加而逐漸增大,由此可以看出,人工砂石粉含量的增加對于混凝土強(qiáng)度有一定的提高作用。但隨著人工砂中石粉含量的增加,碾壓混凝土的VC值也逐漸增大,當(dāng)VC值較大時,對現(xiàn)場碾壓混凝土的施工和層間結(jié)合不利[2]。
2)隨著碾壓混凝土含氣量增加,混凝土抗壓強(qiáng)度下降顯著。所以,不僅需要滿足碾壓混凝土耐久性,而且應(yīng)管控好混凝土的含氣量[3]。
根據(jù)周寧抽水蓄能電站已定的細(xì)骨料,結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗(yàn)和工程的實(shí)際情況,項(xiàng)目部通過開展碾壓混凝土的不同石粉含量的用水量、拌合物性能、力學(xué)性能等指標(biāo)綜合試驗(yàn)比較,確定人工砂的最佳石粉含量為16%~20%,混凝土的含氣量控制在3%~5%比較合適。
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