摘要:为了加快工程的施工进度,减少坝体温度控制措施,对马槽河水电站拱坝混凝土的原材料和配合比进行了试验研究。采用外掺轻烧MgO 和粉煤灰、选用缓凝型外加剂等方法延缓和降低水化热,不仅可以加快施工进度,还可以减少产生裂缝和渗透。室内观测记录和强度试验结果表明,外掺轻烧MgO 混凝土配合比设计满足温度控制要求。
关键词:马槽河拱坝; 外掺轻烧MgO; 微膨胀混凝土; 配合比试验研究
中图分类号: TU528. 55 文献标识码: A
1 工程概况
马槽河水电站大坝为外掺轻烧MgO 混凝土双曲拱坝,最大坝高67. 5 m ,坝顶宽4 m ,坝底宽9. 5 m ,坝顶弧长142 m ,厚度比为0. 18 ,河床为对称的“V”型河谷,坝体采用四级配常态C20 混凝土,填筑方量约5 万m3 。
普通混凝土的自生体积变形大多为微收缩,近年来随着膨胀水泥混凝土的研究和发展,人们逐渐认识到如能调节水泥的矿物成分,使混凝土产生膨胀性的自生体积变形,将有可能改善混凝土的抗裂性能,简化大体积混凝土的温控防裂措施。由于本工程大坝混凝土方量不大,为了能提前受益,吸取以往工程成功的经验,在坝体中掺入适量轻烧MgO ,以抵消温降收缩。本文详细地介绍了轻烧MgO 微膨胀混凝土配合比的试验研究。
2 设计要求
马槽河大坝外掺轻烧MgO 混凝土设计指标见表1。
3 原材料性能
3. 1 水泥
试验选用的水泥为铜仁黔东水泥厂和怀化金大地水泥厂生产的普通硅酸盐P. O32. 5 水泥,试验结果见表2、3。
3. 2 粉煤灰
试验采用玉屏县大龙电厂生产的Ⅱ级粉煤灰,其品质试验成果见表4 ,各项指标满足《水工混凝土掺加粉煤灰技术规范》(DLPT5055 - 1996) 的Ⅱ级粉煤灰要求。
3. 3 外加剂减水剂
外加剂主要选用北京科宁外加剂厂生产的ADD - 3 型和铁盛外加剂厂生产的TS - A Ⅰ型缓凝高效减水剂进行混凝土配合比室内试验,并进行化学分析检测,试验结果见表5、6。减水剂均符合《混凝土外加剂》(GB8076 - 1997) 的一等品要求。
3. 4 外加轻烧MgO
选用辽宁海城东方滑镁公司生产的轻烧MgO ,其纯度大于90 %。物理力学成果见表7 ,各项指标均满足《水利水电工程轻烧MgO 材料品质技术要求》的规定。
3. 5 砂石骨料
人工砂的颗粒级配见表8 ,该砂细度模数2. 8 ,颗粒级配较好,属中砂,石粉( d ≤0. 16 mm 的颗粒) 含量13. 6 % ,适中。满足《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》(JGJ52 - 92) 及《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》(JGJ53 - 92) 规范要求。
砂石骨料的物理性能见表9 ,均满足《水工混凝土施工规范》(DLPT5144 - 2001) 的要求。
4 大坝四级配混凝土配合比试验
4. 1 混凝土配合比参数确定
(1) 配制强度的确定。混凝土配制强度按现行《水工混凝土施工规范》(DLPT5144 - 2001) 确定,混凝土配制强度见表10。
(2) 压蒸试验确定轻烧MgO 极限掺量。为了了解不同轻烧MgO掺量对水泥、混凝土的影响,进行砂浆压蒸试验,作砂浆压蒸试验,以确定极限掺量,并作一级配混凝土压蒸试验,以进行校核。压蒸试验参照GBPT750 - 92《水泥压蒸安定性试验方法》进行,压蒸试验结果见表11。
4. 2 混凝土配合比试验研究
应该指出的是,采用全坝外掺轻烧MgO 混凝土筑拱坝技术,重点之一是配制具有优良特性的混凝土,这是设计和施工得到成功的基础和保证。
对拱坝而言,既是大体积又要有相当的变形能力,这是有别于重力坝、基础回填、钢管外包回填等强约束边界条件的特点。配制低热、低弹模、高抗裂能力的混凝土是设计的目标,这也是利用MgO 补偿作用的一个重要措施。
在设计前期做好混凝土试验,优选原材料有:由于水泥水化热主要是C3S、C3A 所应生的,应选择其含量较少的水泥;在不影响混凝土最终强度前提下尽量高掺粉煤灰,减少水泥用量;选用高效的减水剂,保证混凝土施工和易性,又不增加水泥用量,这也是减小混凝土绝热温升的有效途径;此外,由于混凝土弹性模量、线胀系数等主要取决于骨料性质,因此,选择灰岩等优良的骨料是配合比设计时要重视的。
在此基础上,通过优选混凝土配合比,达到配制具有优良技术特性混凝土的目标。外掺轻烧MgO 混凝土配合比及力学试验研究成果见表12、13 ,本工程外掺轻烧MgO 混凝土配合比的特点为:
测点位置可利用仪器内倾斜计的数据进行计算,计算公式如下式:
式中b 为所测单元的起点距; ba 为仪器安装的起点距; d 为所测单元距仪器的距离;θ为倾斜计所测角度; h 为所测单元的水深; ha 为仪器安装的水深。
以黄陵庙断面为例:河宽500 m ,最大水深65 m ,河道为“V”字形。仪器安装在水下5 m 处,测量平台的角度变化为0°～15°,测量周期为10 min。下面就对此方案的可行性和误差进行讨论。
在距岸250 m的江中最大测量深度为: 5 + 250tan15°= 72 m> 65 m ,所以在倾斜计15°的测量范围内可以监测断面上的所有点。
测量周期为10 min ,则每秒平台转动角度为0. 025°。如果每组数据的测量时间为10 s ,就可以计算出在江中心(距岸250m) 处改进后的系统比原有系统将增加:10 ×0. 025 ÷180 ×3. 14×250 ÷2 = 0. 55 m的位置误差。由于仪器内置倾斜计的测量精度为0. 5°,则在江中心处的位置误差为0. 5 ÷180 ×3. 14 ×250 =2. 18 m ,对于65 m的水深,误差还是可以接受的。
采用以上改进方案后,H - ADCP 每10 min 将对整个断面进行一次完整的扫描,可以同时监测断面的流量和流速分布。
4 结论
通过对流速数据的整理和分多种指标流速方案进行参数率定,解决了在复杂情况下数据质量和测量距离不稳定的问题。此方法对于在河宽较大,仪器的测量距离受泥沙等多因素影响的情况下运用H - ADCP 有积极的意义。本文提出的改进方案以远低于H - ADCP 仪器价格的成本更大限度开发了H - ADCP的潜能,也为实现水文自动测验提供了一种思路。
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