双膨胀水泥的应用

双掺膨胀混凝土在洛古水电站导流洞封堵的运用1.前言由于洛古水电站下闸蓄水发电在主汛初进行，导流洞下闸及封堵工期十分有限。按业主要求的计划工期2009年5月13日大坝下闸日，2009年4月13日完成导流洞下叠梁封堵，一个月时间要完成导流洞混凝土封堵工程，并满足大坝下闸蓄水，这就要求封堵混凝土具有早期强度高、抗收缩好性质。根据专家咨询意见，导流洞封堵混凝土采用双掺膨胀混凝土来替代原设计采用的单掺氧化镁混凝土，利用低热微膨胀水泥的早期膨胀和氧化镁水泥的后期膨胀性能，降低混凝土温降收缩，提高混凝土堵头封堵周边缝隙密封性，达到圆满的封堵效果，实现一次封堵成功的目的。洛古水电站导流洞封堵混凝土工程由水利水电第七局工程洛古项目部负责施工，双膨胀混凝土总方量为500m3。拟定配合比所采用的科研成果文献和规范如下：(1).四川省水利水电勘测设计研究院院刊—水电站设计第23卷第4期《双膨胀水泥混凝土的基本性能研究及应用》（DHPS2007年12月）。(2).水利学报2002年7月发表的《双膨胀水泥混凝土的工程应用》（文章编号：0559—9350(2002)07—0083—0）。(3).水利水电科技进展第27卷第3期（2007年6月）发表《双膨胀水泥混凝土自生体积变形的试验研究》。(4).《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119—2003)(5).《水工混凝土试验规程》(SL352－2006)本文主要是对低热微膨胀水泥掺氧化镁混凝土在本工程中的实践运用及效果分析。2.施工配合比试配2.1混凝土原材料水泥：四川峨眉山强华特种水泥厂生产425号低热微膨胀水泥；氧化镁：河北省高邑县中兴化工厂生产的轻质氧化镁。粉煤灰：攀枝花利源粉煤灰制品有限公司生产的II级粉煤灰；粗骨料：为玄武岩轧制，密度为2.85g/cm3,骨料级配为二级配，中石：小石＝40：60；细骨料：为玄武岩轧制，密度为2.82g/cm3。外加剂：重庆求索外加剂厂生产的聚羟酸高效减水剂。2.2配合比参数选择由于时间关系，我们根椐参考虑文献中的配比试验参数及洛古水电站工期和现场施工条件等因素，选取配合比参数。在设计施工配合比时按高于设计强度等级指标来选定施工配合比参数，考虑现场实际情况并参考有关“双膨胀水泥混凝土的科研成果”文献资料和咨询水电七局总部试验中心的专业人士，拟定了三种双膨胀水泥混凝土配合比（拟定的配合比见表1），水灰比0.48，强度保证率95%。依据《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119—2003)第8.3条款掺膨胀剂混凝土（砂浆）性能和设计要求，掺4%氧化镁，掺20%的II粉煤灰来改善混凝土内部的水化热，以达到温控要求。因洛古水电站大坝砂石料场的岩石为玄武岩，生产的人工砂细度模数偏大，在选定砂率时增加2%～4%。表1设计拟定双膨胀水泥混凝土配合比编号采用水泥设计强度等级级配水胶比粉煤灰掺量%用水量kg/m3氧化镁掺量%外加剂品种/掺量%砂率%湿容重kg/m3粗骨料比例设计坍落度（cm）1低热微膨胀水泥32.5C20二0.48201864求索聚羧酸高效减水剂0.8422400中石：小石＝40：6016～182低热微膨胀水泥32.5C20二0.48201864求索聚羧酸高效减水剂0.8442400中石：小石＝40：6016～183普硅水泥42.5C20二0.49201808求索聚羧酸高效减水剂0.8442400中石：小石＝40：6016～184微膨胀水泥32.5M25砂浆0.4520280/求索聚羧酸高效减水剂0.81002100/16～185石林42.5M25砂浆0.4620274/求索聚羧酸高效减水剂0.81002100/16～18注：低热微膨胀水泥属特种水泥，申报采购数量按实体混凝土量所需购买的，未考虑施工时的损耗，配合比编号3和5是预备配合比。2.3试验室试拌为验证拟定的配合比的混凝土拌和物和易性和坍落度是否满足施工需要，根据试验室条件，监理安排在葛洲坝洛古试验室进行混凝土试拌，对表1中配合比编号1和编号2进行试拌，试拌检测数据见表2。表2试拌导流洞封堵配合比检测数据用水量砂率（%）坍落度测定值（cm）混凝土温度（℃）气温（℃）坍落度经时检测值(cm)时间(分)03060110备注1664411.0161511不满足泵送混凝土要求。1804415.1161515.1不满足泵送混凝土要求.。1864418.2161518.215.21864220.0161520.017.118.115.3坍落度经时损失率(%)014.59.523.5注：砂的细度模数为3.05，属粗砂。水胶比0.48、砂率44%、减水剂掺量0.8%，氧化美掺量4%，粉煤灰掺量20%，胶凝材量用量388kg当用水量取166kg时，坍落度11cm；用水量取180时，坍落度为15.1cm；用水量取186kg时，坍落度为18.2cm；砂率42%，其它不变，经检测坍落度在2小时内的损失为5cm。2.4施工配合比选定因使用的砂偏粗，加之混凝土水平运距远，所以选用砂率44%，用水量取190kg，水胶比0.49，减水剂、氧化镁、粉煤灰等掺量不变。施工配合比见表3。表3双掺膨胀水泥混凝土施工配合比混凝土强度等级粉煤灰（%）水胶比砂率（%）混凝土材料用量kg/m3坍落度(cm)水水泥粉煤灰氧化镁减水剂砂石C20200.49441903107815.523.1803100420M25200.45100280398125//1297//3.低热微膨胀水泥混凝土施工配合比现场运用水电七局1#拌和楼（每盘拌制混凝土最大方量1m3）拌制混凝土，试验监理工程师现场监控拌和楼的配料，按选定的配合比每盘拌制的M25砂浆0.8m3，为工人投放氧化镁和粉煤灰准确，混凝土每盘按0.68m3。具体用量见表4。表4双膨胀水泥混凝土施工配合比混凝土强度等级每盘方量（m3）粉煤灰（%）水胶比砂率（%）混凝土材料用量kg/盘坍落度(cm)水水泥粉煤灰氧化镁减水剂砂石C200.68200.49441302025010252165318～20M250.8200.45100280398124//1297/16～18导流洞封堵仓号于2009年4月24日晚准备完成，并经监理工程师验收合格，同意开仓浇筑。拌和楼至导流洞洞口的运距约1公里，按表4拌制的混凝土，检测机口坍落度为20cm经混凝土灌车运至导流洞洞口时检测坍落度为16cm～18cm。在导流洞洞口设有一台HBT50混凝土泵，在距洞口70m的洞内用一台HBT80混凝土泵二次导运混凝土入仓，泵管长180m。在润管砂浆入管后，第一罐混凝土在泵送入仓时，二泵泵管发生堵管。经检查分析由于混凝土泵送距离相对比较长，坍落度的损失比预计的偏大引起堵管。为解决坍落度的损失偏大，采取了配合比调整，即在用灰量不变的情况下，增加用水量，提高混凝土机口的坍落度，保证在一泵受料口坍落度不小于20cm，以满足混凝土泵送入仓要求。导流洞封堵仓号于2009年4月25日晚经监理工程师再次验收，合格，同意开仓浇筑。拌和楼按调整后的施工配合比拌制砼，施工配合比见表5，每盘材料用量见表6；拌和楼配料误差统计见表7。表5双膨胀水泥混凝土施工配合比混凝土强度等级粉煤灰（%）水胶比砂率（%）混凝土材料用量/kg/m3坍落度(cm)水水泥粉煤灰氧化镁减水剂砂石C20200.54442103107815.523.1767115023～25M25200.48100300398125/1297/21～23表6双膨胀水泥混凝土施工配合比混凝土强度等级每盘方量（m3）粉煤灰（%）水胶比砂率（%）混凝土材料用量kg/盘坍落度(cm)水水泥粉煤灰氧化镁减水剂砂石C200.9200.554419027975142.8690103523～25M250.9200.48100300398124/1297/21～23表7双膨胀水泥混凝土拌和楼配料误差统计表序号低热微膨胀水泥（kg）水（kg）减水剂（kg）砂石骨料（kg）备注1-10-0.15+3在三个连续的浇筑班次内随机检查。2-1+1-0.62+23+5+1-0.30+24+3+1-0.43-75+2+2-0.20+236-2+1-0.25+297+20-0.45+74双膨胀水泥混凝土力学性能检测及分析4.1试配混凝土抗压强度检测对试验室试配的低热微膨胀水泥掺氧化镁混凝土成型了两组，分别进行了7d和28d的抗压强度检测，试块拆模后，送入养护室洒水养护，检测结果见表8表8双膨胀混凝土试验室取样强度检验与统计结果强度等级龄期/d组数最大值(MPa)最小值(MPa)平均值(MPa)备注C207110.49.610脱模养护281“混凝土的基本力学和变形性能的试验研究表明(电力部、水利部水利水电规划设计总院．氧化镁混凝土筑坝技术论文集．1994．)，低热微膨胀水泥混凝土，早龄期7d的抗压和抗拉强度分别可达到28d龄期的58％和67％，后期180d龄期的抗压和抗拉强度分别为28d龄期的1.23倍和1.31倍；其弹性模量和极限拉伸值可增长10％以上。外掺MgO于低热膨胀水泥，能促进增大混凝土的自生体积变形，其膨胀量比未掺MgO时大1～3倍。掺人MgO对减少低热膨胀水泥的回缩量，稳定膨胀变形十分有利。增大湿度、加强饱水养护是提高混凝土自生体积变形的有效措施。”因工地实验室条件有限，低热微膨胀混凝土的线形膨胀率无法测定。根据试验室取样检测结果表明，本试配混凝土7d强度偏低，原因分析为试块折模过早和没有对试块进行浸泡水养护，影响混凝土的抗压强度增长。4.2现场混凝土抗压强度检测在现场共取样成型低热微膨胀水泥掺氧化镁混凝土共四组，其中II级配混凝土3d、7d、28d各1组28d各1组、抗渗一组。混凝土终凝后带模放入水温100C左右的水中养护。3d混凝土抗压强度只有3～5MPa，但试件上部面混凝土增高了3～5mm，说明早期膨胀主要反应在前3天，与文献资料上的试验结论相符。7d、28d混凝土抗强度见表9表9低热微膨胀水泥混凝土抗压强度成果表强度等级龄期/d组数压力机读数值（KN）抗压强度（MPa）备注C207160060759826.726.9826.58带模养护28175679478533.635.2034.89现场混凝土抗压强度检测表明，调整的配合比满足设计强度要求。5．单掺氧化镁混凝土在浇筑导流洞顶部结合部位（剩余约50m3)时，因低热微膨胀水泥的商家运输供应不及，浇筑不允许间断，我们采用了普通硅酸盐P0.42.5水泥掺8%氧化镁配合比，并在现场取样成型混凝土试件1组，进行28d抗压强度检测。具体见表10、表11表10普硅水泥掺氧化镁施工配合比混凝土强度等级粉煤灰（%）水胶比砂率（%）混凝土材料用量/kg/m3坍落度(cm)水水泥粉煤灰氧化镁减水剂砂石C20200.54441982947329.362.936793101021～23表11普硅42.5水泥掺氧化镁混凝土抗压强度成果表强度等级龄期/d组数压力机读数值（KN）抗压强度（MPa）备注C207///////带模养护28168463766230.428.329.4根据现场取样检测，低热微膨胀水泥混凝土28d的抗压强度达到了设计强度的172%,普硅42.5水泥掺氧化镁混凝土28d的抗压强度达到了设计强度的147%，现场混凝土拌和、浇筑质量和施工工艺均满足规范要求。经洛古水电站2009年5月13日下闸蓄水，5月20蓄水位达到发电水位，现场检查，导流洞封堵混凝土无渗水现象。