新型抑温抗裂防水剂效果测试及其在抽水蓄能电站隧洞工程中的应用

纪光磊 朱安龙 杨勇 郑豪 琚建辉 陈 俊

（1.国网新源浙江衢江抽水蓄能有限公司，浙江 衢州 310052；2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122；3.金华市欣生沸石开发有限公司，浙江 金华 321000）

0 引言

我国抽水蓄能电站装机容量世界第一[1]，未来抽水蓄能电站将继续加快发展。抽水蓄能电站土建部分主要为混凝土工程，混凝土裂缝仍然是当前工程中重点关注的问题。水工隧洞混凝土结构产生裂缝的主要原因之一是混凝土水化过程中温度不均匀变化产生的温度应力大于混凝土抗拉强度[2]。当前为抑制混凝土裂缝主要采用掺入纤维[3]、物理降温[4]等方法和措施，大量实践工程表明引入抑温抗裂外加剂能够较好抑制温度裂缝的产生[5]，但新型抑温抗裂防水剂应用于抽水蓄能隧洞工程的案例鲜有报道。为此，本文以新型抑温抗裂防水剂掺入试验为基础，以浙江某抽水蓄能电站隧洞工程为案例，验证其使用效果，为后续抽水蓄能电站大体积混凝土防裂提供经验参考。

1 工程概况

某抽水蓄能电站位于浙江省境内，装机容量1200MW，工程开发任务为承担浙江电网的调峰、填谷、调频、调相及紧急事故备用等任务，电站建成后，可提高浙江电网的调峰能力。该电站主要建筑物由上水库、下水库、输水系统、地下厂房和进场公路1#隧洞、进场公路2#隧洞、进厂交通洞部分等组成，按装机容量确定为一等大型工程。该项目混凝土防渗抗裂性能对于工程安全运行至关重要，降低混凝土裂缝产生风险、减少裂缝处理费用、提高混凝土永久运行的安全可靠性是工程建设目标。

2 基本试验

2.1 原材料

本次试验所用原材料取自施工现场，如表1所示。混凝土空白对照组由施工单位提供的基准配合比，试验组掺入厂家推荐掺量为2.5%的新型抑温抗裂防水剂，由于防水剂具有减水作用，在满足坍落度条件下降低用水量，配合比如表2所示。

表1 试验所用原材料种类及型号

表2 混凝土试验配合比

2.2 试验内容

JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂掺量2.5%，配入混凝土与空白对照组进行比对试验，测试混凝土凝结时间、抗压强度、半绝热温升、抗渗性能及早期抗裂性能，分析JXIIIWD新型抑温抗裂防水剂对混凝土防渗抗裂性能的提升作用。

2.3 试验结果

2.3.1 凝结时间及抗压强度

对 JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂2.5%掺量和0掺量混凝土进行室内拌合，通过混凝土基础力学试验和凝结时间试验，得到不同龄期抗压强度和凝结时间，试验结果如表3所示。试验结果表明，掺2.5% JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂的混凝土初凝及终凝时间比不掺抗裂防水剂的混凝土均延长2h左右，能够满足现场施工要求；3d抗压强度达到设计强度的80%，28d 抗压强度超出配置强度，强度增长良好。

表3 混凝土凝结时间及抗压强度对比

2.3.2 半绝热温升

通过半绝热温升试验装置进行混凝土半绝热仿真温度测量试验，试验结果如图1所示。实验结果表明，与0掺量空白对照组相比，掺2.5% JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂混凝土半绝热温升显著降低，抑温效果显著，且温度峰值延后。

图1 混凝土半绝热仿真温度测量试验结果

2.3.3 抗渗及早期开裂

通过混凝土渗透仪进行混凝土抗渗性能试验，试验结果表明，掺2.5% JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂的混凝土抗渗等级＞P20。混凝土早期抗裂空白组总开裂面积为1105mm2/m2、掺2.5%JX-IIIWD 新型抑温抗裂防水剂混凝土总开裂面积为550mm2/m2，单位面积上的总开裂面积较基准混凝土低49.8%。由此可知，混凝土中掺入JXIIIWD新型抑温抗裂防水剂，对混凝土早期抗裂性能具有一定的改善作用。

综上所述，混凝土中掺新型抑温抗裂防水剂，其凝结时间和抗压强度均能满足现场要求，同时可明显抑制混凝土温升，大幅提高混凝土抗渗性能和抗裂能力，有效降低混凝土开裂风险，对耐久性能也有一定的改善作用。

3 现场应用效果

为验证新型抑温抗裂防水剂在抽水蓄能电站隧洞中的应用效果，选择进场隧洞洞口段部分衬砌作为基准对照组和添加JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂试验组，添加量约为2.5%，合计每方混凝土添加10kg，添加方式为外掺。通过现场二次衬砌混凝土浇筑施工，对比分析基准对照组和掺JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂试验组表观质量和裂缝情况。经过养护后，添加新型抑温抗裂防水剂混凝土浇筑后表面质量良好、无裂缝出现、无渗漏现象，能够满足工程需求，现场浇筑效果如图2所示。

图2 新型抑温抗裂防水剂使用与否的效果对比

4 结束语

本文通过室内试验和现场应用，得出如下结论：

掺入2.5% JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂混凝土的抗压强度和凝结时间均满足现场施工要求，同时可有效降低混凝土温升、提高抗裂性能和抗渗性能，明显改善了混凝土防渗抗裂性能，提高混凝土结构的耐久性。

抽水蓄能电站隧洞衬砌现场浇筑效果表明，添加新型抑温抗裂防水剂混凝土结构的表面质量良好、无裂缝出现、无渗漏现象，满足工程需求，值得推广。