文得根水利樞紐混凝土防滲墻骨料堿活性抑制措施

王大勇,教婷婷

(1.黑龍江省三江水利建設(shè)管理有限公司,哈爾濱 150000;2.黑龍江省龍頭橋管理處,黑龍江 雙鴨山 155600)

1 工程概況

引綽濟(jì)遼工程是國務(wù)院172項(xiàng)重大節(jié)水供水項(xiàng)目之一,是內(nèi)蒙古自治區(qū)水利一號(hào)工程,由文得根水利樞紐和輸水工程組成。文得根水利樞紐大壩采用瀝青混凝土心墻砂礫石壩,壩基防滲體系采用剛性混凝土防滲墻+墻下帷幕灌漿形式。水庫總庫容19.64億m3,灌溉面積5×104hm2,電站裝機(jī)容量36MW。輸水工程389.52km,起點(diǎn)為文得根水利樞紐,全線自流輸水,經(jīng)過隧洞段和PCCP管道段,最終到達(dá)通遼地區(qū)莫利廟水庫,工程等別為大(1)型。

文得根水利樞紐工程受環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素制約,建設(shè)用砂石料只能就地取材。庫區(qū)內(nèi)有B1和B2兩處砂石料廠,骨料經(jīng)檢測存在不同程度的堿活性,而使用堿活性骨料,在一定的環(huán)境條件下,會(huì)導(dǎo)致大壩防滲墻混凝土發(fā)生不均勻膨脹和開裂破壞,因此需要進(jìn)行骨料的堿活性抑制效能試驗(yàn)。

2 骨料堿活性的判定

骨料堿活性反應(yīng)是混凝土中的含有活性的骨料與水泥中的堿發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng),生成一種復(fù)雜的堿-硅凝膠,這種物質(zhì)包圍著混凝土中的骨料,當(dāng)它吸收了水分以后會(huì)立刻膨脹,造成混凝土體積增大,體積的改變會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力從而導(dǎo)致混凝土開裂,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使得整個(gè)結(jié)構(gòu)受到破壞,從而影響建筑物的使用壽命。

本工程的料場勘察報(bào)告顯示,料場中含有未風(fēng)化的玄武巖無法清除,骨料的表觀密度和吸水率偏大,試驗(yàn)室在監(jiān)理單位的見證下現(xiàn)場取樣,依據(jù)DL/T5151—2014《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》采用快速砂漿棒法進(jìn)行了試驗(yàn),檢測結(jié)果如表1。

表1 骨料堿活性檢測結(jié)果

從檢測結(jié)果看,庫區(qū)料場細(xì)骨料14d齡期的膨脹率實(shí)測值為0.268%,>0.2%;粗骨料28d齡期膨脹率實(shí)測值為0.233%,>00.2%,依據(jù)SL677—2014《水工混凝土施工規(guī)范》、DL/T5151—2014《水工混凝土砂石骨料試驗(yàn)規(guī)程》,判定該骨料具有潛在危害反應(yīng)的活性骨料,如果工程中使用,需要進(jìn)行抑制性試驗(yàn)。

3 抑制性試驗(yàn)方案

一般發(fā)生堿骨料反應(yīng)需要具備3方面條件:①混凝土的原材料水泥、摻合料、外加劑中含堿量高;②骨料中有相當(dāng)數(shù)量的活性成分;③濕潤潮濕的環(huán)境,有充分的水分或者濕空氣供應(yīng)。目前在控制堿骨料反應(yīng)方面,一般是在混凝土配合比中采取措施,使混凝土不具備堿骨料反應(yīng)的條件,主要有以下5種措施:①控制水泥含堿量;②控制美m(xù)3混凝土中的總堿量;③對骨料選擇使用;④摻入摻合料;⑤隔絕水和濕空氣的來源。

文得根水利樞紐大壩基礎(chǔ)防滲墻工程附近的砂石料場存在不同程度的堿活性,骨料無法選擇,而地下工程隔絕水和濕空氣的方案也不容易實(shí)現(xiàn),因此在盡可能控制水泥和混凝土中含堿量的前提下,選擇摻入抑制材料的方案,控制混凝土堿骨料反應(yīng)是可行的。

4 骨料堿活性抑制措施

文得根水利樞紐大壩基礎(chǔ)防滲墻設(shè)計(jì)要求采用混凝土型號(hào)為C25F100W8,28d抗壓強(qiáng)度≥25Mpa,27GPa≤E≤29GPa滲透系數(shù)

1)嚴(yán)格控制水泥中的堿含量,水泥中的堿含量主要決定了混凝土發(fā)生反應(yīng)的可能性。工程中與水泥廠家聯(lián)系,選用低堿水泥,最終選用內(nèi)蒙古扎賚特旗山水水泥廠的P.O42.5水泥,總堿含量<0.6,從而盡可能的避免堿反應(yīng)的發(fā)生;

2)對引氣劑、減水劑、施工用水等進(jìn)行檢測,選用合格的低堿的材料進(jìn)行混凝土拌合。施工用水取自現(xiàn)場綽爾河水過濾沉淀使用。引氣劑和減水劑廠家是吉林省某建材有限公司,引氣劑摻量為0.95%,高性能減水劑摻量為2.2%;

3)摻加一定數(shù)量的摻合料抑制活性骨料的堿反應(yīng)。具體為通過添加20%、25%的粉煤灰,采用快速砂漿棒法測定不同齡期的膨脹率,根據(jù)28d膨脹率試驗(yàn)結(jié)果選定粉煤灰的摻量,從而選擇有效的經(jīng)濟(jì)的粉煤灰摻入量抑制骨料堿反應(yīng),工程現(xiàn)場選用的內(nèi)蒙古某發(fā)電廠的F類二級粉煤灰,28d骨料堿活性抑制檢測結(jié)果,結(jié)果見表2。

表2 28d骨料堿活性抑制檢測結(jié)果

從檢測結(jié)果看,當(dāng)采用低堿水泥,添加20%、25%的粉煤灰均能抑制骨料堿活性,28d膨脹率均<0.10%,滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求[1]。

5 最終確定配合比結(jié)果

在實(shí)際施工中,混凝土強(qiáng)度受客觀因素的影響會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),因此在配制過程中,強(qiáng)度需要高于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級,地下連續(xù)墻的屬于水下自密實(shí)混凝土,與普通混凝土不一樣的指標(biāo)為坍落度20～24cm,擴(kuò)散度34～40cm,初凝時(shí)間≥5h,終凝時(shí)間≤24h,密度≥2100kg/m3。施工中采用內(nèi)蒙古方圓土木檢測有限公司進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),選用陜西秦海檢測科技有限公司對配合比進(jìn)行驗(yàn)證,C25F100W8混凝土配合比及性能檢測結(jié)果,見表3。

表3 C25F100W8混凝土配合比及性能檢測結(jié)果

6 結(jié) 語

1)綜合骨料堿活性抑制試驗(yàn)結(jié)果和混凝土配合比設(shè)計(jì)結(jié)果,采取摻入25%的粉煤灰對抑制本工程的骨料堿活性是可行的,滿足工程混凝土技術(shù)要求,同時(shí)也是最經(jīng)濟(jì)的。

2)加強(qiáng)早期混凝土的養(yǎng)護(hù),控制混凝土每m3中的總堿含量十分的必要,所以在工程施工過程中,要對水泥、水、引氣劑、減水劑等材料進(jìn)行堿含量檢測,選用最合理最經(jīng)濟(jì)的材料十分重要。

3)骨料的堿活性對地下的混凝土防滲墻的破壞機(jī)理,建議下一步還需要加大試驗(yàn)和研究。