桐子林水电站工程混凝土试验研究中间资料

1、桐子林水电站工程混凝土补充试验（中间资料）中国水电顾问集团成都勘测设计研究院科学研究所二O一一年四月1 前言桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内，是雅砻江下游最末一个梯级电站，与上游二滩水电站衔接，上距二滩坝址18km，下距攀枝花市28km。成昆铁路桐子林车站位于坝址左岸上游1.4km，左、右岸均有公路相通，对外交通极为方便。桐子林电站为河床式电站，工程规模属大（2）型。从左到右由左岸挡水坝、河床式厂房坝段、5孔泄洪闸坝段、导墙坝段、与导流明渠结合2孔泄洪闸坝段和右岸挡水坝等建筑物组成。坝顶总长529.6m，最大坝高71.3m，总装机600MW。桐子林水电站施工混凝土总量约170万m3，所

2、需总建筑材料为：水泥约30万t，粉煤灰（或其他掺合料）约10万t，成品沙石骨料260万t，其中粗骨料约180万t，细骨料约80万t。自2005年起，桐子林水电站混凝土配合比及性能试验经历了3个阶段。第一阶段，根据桐子林水电站工程建设计划进度，成勘院于2005年4月完成了桐子林水电站可行性研究调整设计混凝土试验研究报告。这部分试验采用的是场，因此采用二滩金龙沟料场人工粗细骨料（由室内加工）及田湾料场的风化山砂进行混凝土试验工作，并对桐子林大坝混凝土、溢流坝及表面抗冲耐磨混凝土、厂房及其他结构混凝土进行了配合比设计及性能试验，并于2005年12月完成了桐子林水电站可行性研究调整设计混凝土试验研究报

3、告（原二滩金龙沟料场骨料）。试验所用原材料为：攀枝花大地水泥公司（原四川金沙水泥股份公司）的普通硅酸盐42.5R水泥；攀枝花504电厂的磨细级灰；浙江龙游ZB1A、江苏博特的JMC和四川晶化工公司的QHR20缓凝高效减水剂；上海麦斯特AEA202引气剂。第三阶段，考虑到桐子林施工高峰期周边粉煤灰供应紧缺情况，而桐子林水电站附近磷矿渣资源十分丰富，数量上完全能够满足桐子林水电站施工用胶材掺合料的需求，因此对磷矿渣作为桐子林水电站混凝土掺合料进行了相关试验论证，并于2006年4月完成四川省雅砻江桐子林水电站磷渣利用可行性研究专题报告（咨询稿），2007年9月完成四川省雅砻江桐子林水电站磷渣利用可行

4、性研究专题报告（补充实验）。试验所用原材料为：二滩金龙沟料场人工粗细骨料；峨眉42.5中热硅酸盐水泥；攀枝花504电厂的磨细级灰及502电厂和504电厂的原状灰（细度只达到级）；浙江龙游ZB1A、江苏博特的JMC等高效减水剂，上海麦斯特AEA202引气剂；川投电冶公司小得石黄磷厂的磷矿渣。在前期混凝土试验基础上，根据设计要求，补充厂房、挡水坝、溢流坝等混凝土试验研究。试验着重研究不同粉煤灰掺量对大坝混凝土C9015、C18015、C9020性能的影响，同时，适当研究外掺UF500纤维素纤维大坝混凝土性能。对抗冲耐磨混凝土进行HF混凝土和硅粉纤维混凝土两种方案对比试验，重点研究前者。试验内容根据

5、不同部位混凝土要求包括：力学性能、变形性能、热学性能、耐久性能及冲磨性能等。结合前期试验成果及本次补充试验结果对不同部位混凝土提出推荐配合比及性能参数。桐子林水电站混凝土补充试验技术要求见表1.1。表1.1 桐子林水电站大坝及厂房混凝土配合比补充试验技术要求备注：1、粉煤灰掺量应满足水工混凝土掺用粉煤灰技术规范及相关咨询会议纪要意见；2、抗冲耐磨混凝土进行HF及硅粉加纤维对比比较。本次试验采用国家或行业技术标准如下：通用硅酸盐水泥GB1752007中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥GB2002003水工混凝土外加剂技术规程DL/T 51001999聚羧酸系高性能减水剂JG/T2

6、33-2007用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T15962005水工混凝土砂石骨料试验规程DL/T 51512001水工混凝土试验规程DL/T 51502001水工混凝土施工规范DL/T 51442001水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范DL/T 52072005水电水利工程天然建筑材料勘察规程DL/T 538820072 原材料性能根据桐子林水电站建筑物结构特点及设计相关要求，采用业主指定的化学成分分析结果见表2.1，物理力学指标见表2.2。水泥名称化学成分（）SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3烧失量石林P.MH42.5石林P.O42.5GB200-2003/5.03.53.0

7、表2.1 水泥化学成分(待测)水泥物理力学性能水泥名称细度()密度(g/cm3)标稠()初凝(h:min)终凝(h:min)安定性抗压强度（MPa）抗折强度(Mpa)3d7d28d3d7d28d石林P.MH42.5石林P.O42.5GB200-2003/00：6012：00合格12.022.042.53.04.56.5粉煤灰采用攀枝花利源粉煤灰制品有限公司生产的级灰。粉煤灰化学分析及物理性能指标见。粉煤灰名称分 析 指 标(%)SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3K2ONa2O碱含量烧失量利源级灰GB1596-2005 级/3.0/8.0粉煤灰化学分析(待测)粉煤灰物理力学性能粉煤灰

8、名称细度(%)密度(g/cm3)需水量比(%)28d抗压强度比(%)利源级灰GB1596-2005 级25.0/105/二滩金龙沟料场的正长岩粗细骨料。骨料基本性能结果见表2.5及表2.6。表2.5 正长岩人工粗骨料物理性能试验结果试验项目表观密度(kg/m3)针片状含量(%)压碎指标(%)吸水率(%)干饱和特大大石中石小石特大大石中石小石试验值27182681064511.10.530.720.861.20标准1标准2注：标准1为水电水利工程天然建筑材料勘察规程DL/T 53882007标准2为水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001）见文说明混凝土受压时，大量集料处于受折受剪情况，通

9、常用压碎指标反映骨料抗折抗剪力学性能，集料的压碎指标和抗压强度在定性上大小一致变化。依据水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001），压碎指标的控制标准随配制混凝土强度等级和岩石地质成因的不同而不同。正长岩属深成火成岩，当其压碎指标20时，适宜配制小于或等于C9035强度等级的混凝土，当其压碎指标12时，适宜配制C9040C9055强度等级的混凝土。根据试验结果，粗骨料品质满足水电水利工程天然建筑材料勘察规程DL/T 53882007与DL/T 5144-2001水工混凝土施工规范的要求。表2.6 正长岩人工细骨料物理性能试验结果试验项目表观密度(kg/m3)吸水率(%)细度模数石粉含量(

10、%)干饱和试验值标准1标准2注：标准1为水电水利工程天然建筑材料勘察规程DL/T 53882007标准2为水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001）根据试验结果，细骨料品质满足水电水利工程天然建筑材料勘察规程DL/T 53882007与DL/T 5144-2001水工混凝土施工规范的要求。试验用外加剂为江苏博特新材料有限公司生产的JM-II（C）萘系减水剂，上海麦斯特建材有限公司生产的MicroAir AEA 202引气剂。外加剂试验检测结果见表2.7。表2.7 外加剂试验检测结果231.80153186153330312125由试验结果知，所检外加剂基本满足混凝土外加剂GB8076-1

11、997减水剂或引气剂一等品要求。3 混凝土基本参数确定表3.1 粗骨料最佳级配试验结果级配比例平均振实容重(kg/m3)最佳级配标识二中石：小石55：451745中石：小石60：401735中石：小石50：501721中石：小石45：551719三大石：中石：小石35：35：301793大石：中石：小石40：40：201763大石：中石：小石40：30：301772大石：中石：小石30：30：401781四特大：大石：中石：小石30：25：25：201868特大：大石：中石：小石35：30：20：151841特大：大石：中石：小石35：25：20：201856特大：大石：中石：小石30：30：

12、20：201849混凝土合理砂率值能使其拌合物获得最大的流动度，且能保持良好的粘聚性及保水性。试验采用固定水胶比和用水量，改变砂率，测定混凝土和易性和抗压强度作为最佳砂率评定标准，以和易性最好、抗压强度最高的砂率值为混凝土某一水灰比时的最佳砂率。最佳砂率选择试验所用原材料为：石林中热水泥与石林普通硅酸盐水泥、利源级粉煤灰、正长岩人工粗细骨料、JM-II（C）减水剂、MicroAir AEA 202引气剂、HF冲磨剂等。最佳砂率选择试验结果见表3.2。根据表3.2试验结果，当混凝土水胶比为0.50时，最佳砂率为：普通粉煤灰混凝土：一级配：44% 二级配：38 三级配：33% 四级配：27%HF冲

13、磨混凝土：三级配：35%硅粉纤维冲磨混凝土：三级配：34%表3.2 最佳砂率选择试验结果水泥种类级配粉煤灰掺量(%)水胶比技术方案用水量(kg/m3)砂率(%)坍落度(mm)和易性描述抗压(MPa)劈拉( MPa)黏聚性析水棍度28d90d180d28d90d180d普硅一350.50/172454443中热29.234.81.92.328.133.11.82.1各级配混凝土单位用水量的确定，是在固定混凝土的水胶比、砂率和粉煤灰掺量不变的前提下，调整混凝土用水量，检测混凝土的坍落度、强度等，选择混凝土和易性满足施工要求的用水量。单位用水量选择试验所用原材料为：石林中热水泥与石林普通硅酸盐水泥、

14、利源级粉煤灰、正长岩人工粗细骨料、JM-II（C）减水剂、MicroAir AEA 202引气剂、HF冲磨剂等。单位用水量选择试验结果见表3.3。砂率(%)坍落度(mm)抗压(MPa)28d90d180d29.234.8普通粉煤灰混凝土：一级配：173kg二级配：144kg三级配：126kg四级配：112kgHF冲磨混凝土：三级配：124kg硅粉纤维冲磨混凝土：三级配：139kg纤维混凝土：四级配：122kg3.4.1混凝土的配制强度对于大坝和结构混凝土等，混凝土配制强度按照水工混凝土施工规范DL/T5144-2001进行计算，计算公式如下：fcu,0 fcu,k t保证率按设计要求取值，混凝

15、土强度标准差参照水工混凝土施工规范DL/T 5144-2001规定取值。对于冲磨混凝土，混凝土配制强度按照水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范DL/T5207-2005，进行计算，计算公式如下：fcu,0 fcu,k 1.28c无历史统计资料时，对C35C50抗磨蚀混凝土，可取c=5MPa；对C55C60抗磨蚀混凝土，配制强度取值应不低于设计强度等级的1.15倍；对于大于C60抗磨蚀混凝土，配制强度值应不低于设计强度等级的1.12倍。混凝土配制强度计算见表3.4。部位强度等级级配保证率(%)标准强度(Mpa)配制强度(Mpa)37.44554.14048.343.34046.43543.325

16、32.42530.12024.22024.21518.61518.63.4.2混凝土强度水胶比关系根据设计要求进行混凝土抗压强度水胶比关系试验，以确定各强度等级水胶比。试验所用原材料为：石林中热水泥与石林普通硅酸盐水泥、利源级粉煤灰、正长岩人工粗细骨料、JM-II（C）减水剂、MicroAir AEA 202引气剂、HF冲磨剂等。混凝土强度水胶比关系试验结果见表3.5。表3.5 混凝土强度水胶比关系级配粉煤灰掺量(%)技术方案水胶比抗压(MPa)(Mpa)28d90d180d一35/0.5030.4/37.40.39280.390.4533.3/0.4036.8/二20/0.45/48.30.

17、32970.320.40/0.35/54.10.30000.300.30/二35/0.4533.0/43.30.36000.360.4038.1/0.3544.8/三20/0.4535.3/43.30.38190.380.4040.8/0.3548.2/35/0.5525.2/32.40.46700.460.5030.1/0.4533.8/40/0.6512.915.3/24.20.56490.560.6016.819.6/0.5522.327.1/30.10.51990.510.5027.932.6/45/0.65/24.20.56340.560.60/0.55/30.10.51810.51

18、0.50/25/46.4/25/四40/0.6512.415.2/24.20.56960.560.6016.319.1/0.5522.827.5/45/0.650.600.5550/0.650.6017.422.00.5524.729.218.60.6555/0.6512.816.918.60.63050.630.6016.921.40.5523.930.150纤维0.6513.216.818.60.63030.630.6017.321.50.5524.530.33.4.3混凝土配合比初步设计参数根据骨料最佳级配、最佳砂率选择、单位用水量选择与水胶比选择试验结果，结合设计要求，将各部位混凝土配合比设计初步参数汇于表3.6。混凝土级配如下：表3.6混凝土配合比初步设计参数4混凝土性能试验在混凝土参数基本确定的情况下，对设计要求的各部位不同强度等级混凝土进行强度性能、变形性能、热学性能、耐久性能、冲磨性能等全面试验研究。同时，对大坝混凝土C9015、C18015、C9020、C9025开展同强度等级条件下不同粉煤灰掺量混凝土性