高塑性混凝土配合比的设计与应用

王晓东

（葛洲坝集团试验检测有限公司，湖北 宜昌 443002）

1 围堰塑性混凝土概况

某水电站坝址河段位于康定县孔玉乡大渡河上，部分库区在丹巴县和小金县境内。距上游丹巴县城约 47km，距下游泸定县城约 89km，距成都市约 402km。电站采用堤坝式开发，枢纽建筑物主要由拦河坝、两岸泄洪及放空建筑物、右岸地下引水发电系统等组成。混凝土面板堆石坝最大坝高223.50m，右岸 1 条溢洪洞、1 条泄洪放空洞，左岸 1 条深孔泄洪洞、1 条非常泄洪洞。坝址控制流域面积 54036km2，占全流域面积的 69.8%，多年平均流量 774m3/s。水库最大坝高223.5m，正常蓄水位 1842.00m，相应库容 6.62亿m3，总库容7.06亿m3，死水位 1802.00m，调节库容 3.87亿m3，具有季调节性能。电站装机容量 1700MW（425MW×4 台），单独运行多年平均年发电量 70.15亿kWh，上游出现双江口水库后多年平均年发电量 73.64亿kWh。

该水电站上游围堰为基础全封闭混凝土防渗墙上接土工膜斜墙的土石围堰。围堰堰顶高程 1745m。堰体 1709m 高程以上采用复合土工膜斜墙防渗，堰体高程 1708m 以下堰体及堰基覆盖层采用全封闭塑性混凝土防渗墙防渗，墙底嵌入基岩 1.0m，最大墙深约 80m，墙厚 1.0m，墙顶轴线长 154m，共划分为 25 个槽段，成墙面积约合 8630m2。下游围堰为基础全封闭混凝土防渗墙上接土工膜心墙的土石围堰。下游围堰堰顶高程 1710m。堰体 1700m 高程以上采用复合土工膜心墙防渗，堰体高程 1699m 以下堰体及堰基覆盖层采用全封闭塑性混凝土防渗墙防渗，墙底嵌入基岩 1.0m，最大墙深约80m，墙厚 1.0m，墙顶轴线长 128m，共划分为 18 个槽段，成墙面积约合 6940m2。

塑性混凝土的特点是早期抗压强度增长缓慢，随着龄期的增长，后期强度增长较快。根据试验资料统计显示，通常60d 和 180d 抗压强度可达 28d 抗压强度的 1.5 倍和 1.8 倍左右；其抗拉强度一般为抗压强度的 1/7～1/12。塑性混凝土的弹性模量一般小于等于2000MPa，与抗压强度呈直线关系；破坏渗透比降达 300 以上；渗透系数随时间的增长而降低。

2 塑性混凝土设计要求

该水电站上、下游围堰防渗墙塑性混凝土设计技术指标见表1。

塑性混凝土拌合物性能要求为：① 坍落度，槽口为 180～220mm，机口为 220～240mm；② 扩散度，槽口为340～400mm，机口为 400～420mm；③ 凝结时间，初凝不小于6h，终凝不大于 24h；④ 混凝土密度不小于 2100kg/m3。

3 塑性混凝土配合比设计与试验

3.1 原材料

塑性混凝土原材料：“峨塔”P·O42.5 普通硅酸盐水泥；四川“涛峰”Ⅱ级粉煤灰；湖南醴陵生产的膨润土；尼洛河坝骨料加工系统生产的人工砂，细度模数为 2.86，石粉含量为 18.9；尼洛河坝骨料加工系统生产的人工骨料，粒径为5～20mm；减水剂为四川巨星 JX-GBNHY2 高性能减水剂。

表1 混凝土设计技术要求

3.2 配合比设计

根据设计提供的参数指标、DL/T 5199-2004《水电水利工程混凝土防渗墙施工规范》标准中的要求及参考其他工程防渗墙塑性混凝土配合比，经过室内拌合试验论证后，确定了最终试验配合比。按照围堰施工技术要求，提出一期施工配合比，见表 2。

由于施工过程中湖南醴陵膨润土供应不足，在其他原材料不变的情况下，采用了四川名山生产的膨润土，重新对塑性混凝土进行了配合比设计，根据室内试验的结果，重新选定了二期施工配合比，具体施工配合比见表 2。

表2 塑性混凝土配合比

4 塑性混凝土适应性生产工艺试验

在塑性混凝土开始浇筑前，对拌合楼进行了适应性生产工艺试验，试验内容包括：称量误差、投料顺序、干拌时间、湿拌时间及拌合物和易性、均匀性等。

（1）衡量误差检查：分别对称量的原材料进行校核，结果满足 DL/T 5144-2001 标准中的要求。

（2）投料顺序：通过各种投料顺序试验比对，最佳的投料顺序为人工砂、粗骨料、膨润土、水泥、高性能减水剂与水的混合溶液。

（3）拌合时间：选定 3 种拌合时间进行比对，确定干拌时间为 30s，湿拌时间为 90s 为最佳拌合时间。

5 塑性混凝土质量控制

在施工初期，有 3 个浅槽试验孔出现拔罐后墙体下沉现象，针对此情况，业主组织专家及施工技术人员进行了细致的分析和研究，通过现场塑性混凝土凝结时间试验，找到防渗墙墙体下沉的症结所在：是因为塑性混凝土浇筑完毕拔罐过早导致墙体下沉。现场塑性混凝土初凝时间为 12h，拔罐时为塑性混凝土浇筑后 7～8h，因此不满足塑性混凝土初凝的要求。

塑性混凝土施工质量控制主要采取以下几个方面的措施：

（1）加大对骨料加工系统的质量控制，确保生产的骨料含水率、人工砂的石粉含量、细度模数满足规范中要求，尽可能的提前储备人工砂、碎石，以便提前使骨料脱水，满足施工要求。

（2）加强对拌合楼的检修及衡量精度的校核，定期对拌合楼进行检修及计量设备的校准。在每盘塑性混凝土拌合前，严格按照规定的投料顺序及拌合时间进行塑性混凝土的拌合。并且严格对所有原材料进行抽检，确保满足规范要求的原材料用于混凝土拌合中。

（3）适当的进行配合比调整，根据骨料的含水率及人工砂的细度模数，进行施工配合比的调整，如计算骨料的含水量后扣除总的用水量，增加骨料的质量，根据人工砂的细度模数的大小，在基准配合比中人工砂细度模数的值每增减±0.2，砂率相应按 1% 的幅度进行调整。

（4）严格执行拌合程序及拌合时间。混凝土拌合时应严格按照先干拌后湿拌的程序，同时拌合时间为干拌 30s，湿拌90s。拌合过程中应经常检查拌合物的均匀性，保证胶凝材料尤其是膨润土拌合均匀，防止结块的膨润土存在拌合物中。

（5）严格控制拌合物的性能。由于塑性混凝土的强度比较低，膨润土容易在拌合物中产生不均匀性，任何不确定因素都可能对塑性混凝土的强度产生波动。因此在塑性混凝土生产过程中应加大对拌合物性能的检测频率，严格将混凝土的坍落度、扩散度以及骨料的含水率做为检测的重点。在满足现场施工要求的前提下，尽可能的将塑性混凝土的坍落度、扩散度控制在设计的下限指标。

6 施工质量检测

该水电站上、下游围堰防渗墙于 2012 年 05 月 10 日完工，完工后施工单位对上、下游防渗墙墙体进行钻孔取芯及注水试验，以论证墙体的完整性及抗渗性等技术指标。经检测，上、下游防渗墙墙体完整性及抗渗性均良好。具体检测结果见下表 3。注水试验结果见附表。

表3 某水电站大坝围堰防渗墙试验成果汇总表

［通讯地址］四川省武侯区武侯大道文昌段102号旁实验中心（610041）

附表防渗墙SFJ-1注水计算成果表