二郎坝水电工程防渗灌浆浆液配方试验分析

赵 琦

(陕西秦龙电力股份有限公司二郎坝水力发电公司，陕西汉中724400)

1 工程概况

二郎坝水电工程位于陕西省汉中市宁强县境内，坝址属岩溶发育区，山体防渗帷幕工程是枢纽的主体工程之一。山体防渗帷幕全高157 m，防渗总面积约10万m2，单孔最大孔深86 m。

为了保障防渗工程符合设计要求，需要对灌浆用水泥及水泥浆液配合比进行试验分析。我们选择了汉中XX水泥厂425#普通硅酸盐水泥和广元XX水泥厂425#普通硅酸盐水泥，进行水泥品质鉴定，并将两种水泥配制成水灰比为2∶1、1∶1、0.5∶1 的水泥浆液，进行物理力学、流变特性试验，取得了一定成果。

2 水泥品质鉴定

灌浆用水泥细度是个重要指标，要求其颗粒粒径应不大于灌浆裂缝宽度的1/3～1/5，对于二郎坝山体防渗工程，山体裂缝的变化范围相当大。因此，水泥的物理力学性能必须达到国标水泥的标准，才能满足灌浆要求。检验结果见表1、表2，由检验结果可见，两种水泥物理、力学性能均满足国标[1]要求。两种水泥细度均＜5%，满足《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》[2]要求，两种水泥可用于二郎坝山体防渗工程。

表1 水泥物理性能检验结果

表2 水泥胶砂强度检验结果

3 水泥浆液性能试验

根据给定的 2∶1、1∶1、0.5∶1 的 3 种水灰比，两种水泥，共计6个配合比，每个配合比按其比例将水泥加水混合后，用860 r/min的搅拌器搅拌3 min，所制成的浆液进行下述各项试验。

3.1 浆液的物理试验

浆液的物理试验包括:浆液的凝结时间、析水率、相对密度和结石容重。浆液的凝结时间测定方法按《水工混凝土试验观测》[3]水泥凝结时间方法进行。浆液析水率测定方法为，取200 mL水泥浆液，置于250 mL有刻度并带塞的量筒内，摇均浆液后净置。每过一段测其清水厚度，直至清水高度完全呈现稳定状态为止，得到的清水体积与浆液体积之比的百分数即为析水率。浆液的相对密度测定方法采用称重法。浆液的结石容重测定采用水中称重法。两种水泥不同水灰比浆液物理性能试验结果见表3。

由试验结果可见，两种水泥浆液的凝结时间随着水灰比的增大而延缓，析水率随着水灰比的减少而减少，浆液的相对密度和结石容重随着水灰比的减少而增大。两种水泥浆液物理性能指标稍有差别，但差别不大，相对广元XX425#水泥浆液的凝结时间小于汉中XX425#水泥。

表3 水泥浆液物理性能试验结果

3.2 水泥浆液的流变特性

水泥浆液的流变参数包括:水泥浆液的黏度和塑形屈服强度。浆液的黏度决定着浆液在一定宽度的裂缝内从灌浆孔向远处扩散的速度，而塑形屈服强度决定着水泥浆液在一定压力下能达到的距离。试验测定了两种水泥浆液不同水灰比的漏斗黏度、塑形黏度和塑形屈服强度。漏斗黏度采用1006型漏斗黏度计测定。塑形黏度和塑形屈服强度采用NXS－11A型旋转黏度计测定。两种水泥浆液的流变参数测定结果见表4。

表4 水泥浆液流变参数试验结果

由试验结果可见，汉中XX水泥浆液各水灰比流变参数均小于广元XX水泥，这是因为广元水泥细度较汉中水泥细，致使水泥初期水化需水量增大，当水灰比相同时，广元水泥浆液较汉中水泥浆液稠。

3.3 水泥浆液结石强度

浆液结石强度采用自由沉积成型的方法进行。我们在试模上加上套模，注入拌好的浆液，待沉降析水稳定后取下套模，刮平表面，拆模后放入标准养护室中水温为20℃的水槽内养护至试验龄期，进行强度试验。抗压强度采用7 cm×7 cm×7 cm的立方体试块，抗折强度采用4 cm×4 cm×16 cm的长方体试块。我们分别测定了7 d、28 d龄期的浆液结石抗压强度和抗折强度。两种水泥浆液的结石强度试验结果见表5。

表5 浆液结石强度试验结果

可见广元XX425#水泥浆液结石强度高于汉中XX425#水泥，其原因在于广元水泥各水灰比浆液析水率大于汉中XX425#水泥，致使两种水泥浆液结石水灰比不同，浆液析水率越大，其结石水灰比越小，结石强度越高。

4 结语

1)汉中XX水泥厂425#普通硅酸盐水泥和广元XX水泥厂425#普通硅酸盐水泥，各项物理力学性能均满足国标[1]要求。两种水泥细度均＜5%，满足《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》[2]要求，两种水泥可用于二郎坝山体防渗工程。

2)广元 XX425#水泥浆液初凝、终凝时间均小于汉中XX425#水泥。

3)由于广元XX425#水泥细度大于汉中XX425#水泥，故其水泥浆液的漏斗黏度、塑形黏度和塑形屈服强度等流变参数高于汉中XX425#水泥。

4)广元XX425#水泥浆液结石抗压强度和抗折强度高于汉中XX425#水泥。

综上所述，两种水泥浆液各项性能稍有差异，但差异不大，均可用于二郎坝山体防渗工程，优先选用广元XX水泥厂425#普通硅酸盐水泥。

[1]GB 175—2007硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥[S].北京:中国标准出版社，2007.

[2]SL 62—94水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].北京:中国电力出版社，2009.

[3]SL 352—2006水工混凝土试验规程[S].北京:中国水利水电出版社，2006.