高海拔高寒山区混凝土面板坝施工配合比的探讨

陈文晋 陈慧香

（1.云南省曲靖市水利水电开发有限公司 云南 曲靖 655000；2.云南省曲靖市水务局 云南 曲靖 655000）

1 前言

混凝土面板坝以其断面小、安全性好、造价低、施工方便、导流简易、对坝址地形地质条件适用性好等优点，在世界范围内得到了广泛的应用[1]。除此之外，面板堆石坝对气候条件也有较好的适应性，无论是温暖地区还是高海拔高寒山区都有混凝土面板坝兴建，而且运行状态良好，如吉勒布拉克、察汗乌苏、柳树沟、莲花、丰宁、十三陵、乔巴特等多座高寒地区面板堆石坝工程。高海拔高寒山区由于其气候环境的特殊性，混凝土面板坝的施工配合比也有所不同。

本文结合云南省迪庆州犁地坪水库工程，对高海拔高寒山区混凝土面板坝施工配合比进行探讨，对同类施工环境的工程施工有一定的指导意义。

2 高海拔高寒山区混凝土配合比要求

2.1 工程概况

犁地坪水库为新建小（1）型水库，位于迪庆州维西县，大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程2487.0m，建基面最低2428.0m高程，最大坝高59.0m，坝顶长108.0m，坝顶宽6.0m，坝顶上游侧设1.2m高的钢筋混凝土防浪墙，上、下游坝坡均为1∶1.40，下游坝坡在高程2459.0m处设有2.0m宽的马道。混凝土面板一共为10块，设计为厚0.45m的等厚面板，设计混凝土抗压、抗渗、抗冻等级分别为C25、W12、F200，总工程量为 2808m3；梨地坪水库气候特点：冬长无夏，春秋相连，仅有冷暖、干湿和大小雨季之分。根据维西气象站统计，年平均气温11.4℃，气温最高的7月份平均气温18.4℃，最低的1月份平均气温3.7℃。极端最高气温31.3℃，极端最低气温-8.9℃，昼夜温度差较大，自然环境较为恶劣。

2.2 犁地坪水库混凝土配合比要求

混凝土面板坝施工配合比必须充分考虑高海拔高寒山区的特殊环境条件和混凝土面板坝面板挡水防渗的主要功能，确保大坝正常蓄水，防止面板开裂而漏水。混凝土是固、液、气非物质的三相体，混凝土拌合物三相所占的体积大致为，固体占总体积的73%～84%、液相占15%～22%、气相占1%～5%。三相的体积并非一成不变，在建筑后的凝结硬化过程中，三相所占的体积将不断地发生变化，但终凝以后变化减少，表现为总体积和液相在减少，而气相却在增加，这主要是液相流失、蒸发和被固相吸收造成的。三相的体积也会随环境条件的变化而发生变化。三相体积的改变是混凝土产生裂缝的主要原因之一，尤其是在混凝土终凝之前较为明显（即通常认为干燥收缩等引起的裂缝），但这种裂缝如果在浇筑后及时采取有效的养护措施，能够获得明显的控制效果。混凝土配合比的设计，就是尽量减少三相体积的变化，通过试样将三相体体积调整到最佳比例。具体应满足以下条件：

表1 维西县犁地坪水库面板混凝土施工配合比（每方材料用量kg）

（1）面板混凝土施工配水灰比w/c≤0.45。

（2）胶凝材料中掺入15%左右粉煤灰以降低水化热，改善混凝土和易性。

（3）混凝土掺入高效缓凝剂与引气剂，以降低用水量，并使混凝土含气量达到4%～5%，这样较大幅度地提高混凝土的抗裂、抗冻性、耐久性，并改善混凝土的和易性。

（4）掺入体积率为0.09%的合成纤维，以控制混凝土的早期收缩裂缝，提高混凝土韧性，对减少混凝土的塑形收缩开裂起到了很好的改善作用。

（5）面板坝面板混凝土施工坍落度严格控制在5cm～8cm，以确保施工进度与施工质量。

（6）面板混凝土所有原材料、砂石料、水泥、水、掺合料（煤灰）、外加剂必须符合国家相关规范要求。

2.3 犁地坪水库混凝土原材料及外加剂

（1）砂石料：本工程堆石料场生产的石灰岩质砂石料，砂属II级配区，中砂，所检验项目符合规范要求，碎石（小石5mm～20mm，中石 20mm～40mm），所检验项目均符合规范要求。

（2）水泥：大理市滇西水泥生产的P042.5MPa水泥，进行凝结时间、安定性、细度、胶砂强度检验，检验结果表明：该样品各项指标符合GB175—1999标准要求。

（3）减水剂：奈系缓凝型高效碱（ZB-A）。主要成分是β-基萘磺酸盐甲醛缩合物。

（4）引气剂：（ZB-G），有效改善混凝土和易性，减小拌和物的离析、泌水，提高混凝土耐久性、抗冻性的引气剂。

（5）粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，能够降低水化热，改善混凝土和易性。

2.4 犁地坪水库混凝土配制

C25W12F200混凝土配制根据配合比试验确定，其配合比如表1所示。混凝土坍度为5cm～8cm；C25W12F200混凝土配合比均按质量计算，且以干燥状态为准；根据现场使用时的砂、石材料含水变化调节用水量，该配合比试验强度保证为95%，小石与中石的比例为55∶45。使用Ⅱ号配合比作为犁地坪水库面板砼的配合比，具体数据如表1所示。

3 高海拔高寒山区砼施工需要注意的几个问题

（1）面板坝混凝土面板的施工模应适当加重拖模重量，以确保面板的平整度，同时应反复抹面（不少于3次），并及时覆盖养护（首先砼表面覆盖塑料薄膜，之上再覆盖毛毯洒水养护），由于昼夜温差大，晚上（夜间）可停止洒水。对面板的养护不得少于14天。

（2）砂的含泥量（即粒径小于0.080mm的尘、淤泥和粘土的总含量），对混凝土质量有很大影响：这些极细粒的泥屑在骨料表面形成包裹屋，妨碍骨料与水泥的粘结。特别是粘土颗粒的体积不稳定、干燥时收缩、潮湿时膨胀，对混凝土有很大的破坏作用。对于有抗冻、抗渗或其他特殊要求的混凝土用砂，其含泥量不应大于3.0%。

（3）有抗冻、抗渗和其他特殊要求的混凝土，其所用碎石或卵石的泥块含量应不大于0.5%。

（4）石料坚固性分析：坚固性是指骨料抵抗由冷热、干燥、冻融、腐蚀的交替循环，而引起体积过分变化的能力，即体积稳定性。碎石和卵石的紧固性用硫酸钠溶液去检验。

（5）石料碱活性分析：在粗集料中能与水泥或混凝土中的碱发生反应的特性称为碱活性，对混凝土所用的碎石或卵石应进行碱活性检验。

4 结论

高海拔高寒山区犁地坪水库混凝土面板坝采用C25W12F200混凝土，水灰比为0.4，减水剂掺量0.7%，引气剂掺量0.3/万，合成纤维体积率0.09%，在满足混凝土的和易性、耐久性（抗冻等级、抗渗等级等）的前提下，使各组成材料经济合理，达到了节约水泥和降低混凝土成本的目的。从应用的效果来看，合成纤维混凝土具有较普通混凝土更优良的抗裂性、耐久性，在高寒高海拔类似地区混凝土工程中具有推广意义。陕西水利

[1]蒋国澄，傅志安，鳳家驥，混凝土面板坝工程[M]，湖北科学技术出版社，1997.

[2]关志诚,杨辉.寒冷地区混凝土面板堆石坝设计[J].水利水电技术,1993（12）:12-16.

[3]苏加林.高寒地区混凝土面板堆石坝的设计和施工[D].大连理工大学,2002.

[4]邓铭江.严寒,高震,深覆盖层混凝土面板坝关键技术研究综述 [J].岩土工程学报,2012,34（6）:985-996.

[5]唐懿,张开军.高寒高震地区混凝土面板堆石坝工程的特点[J].水电站设计,2006,22（1）:10-13.

[6]杜立红.西北高寒,高蒸发地区混凝土面板防裂问题浅析[J].西北水力发电,2005,21（A02）:155-157.