上游面防渗变态混凝土试验

PAGE1PAGE19“九五”国家重点科技攻攻关项目合同编号：966-2200-01--02-002⑴分子题上游面防渗变态混凝土试验研究xx设计研究院xx年8月目录1前言………………12试验用材料及基本试验资料………23变态混凝土试验研究………………33.1变态混凝土用变态材料…………43.2变态混凝土变态方式……………43.3变态混凝土成型工艺（室内试验）……………5变态混凝土性能…………………74结论与建议………141前言设计研究中的xx碾压混凝土重力坝，工程规模巨大，电站装机5400MW，最大坝高216.5m，上游迎水面面积7.71万m2，水库库容为272.7亿m3，是一个多年调节水库。由于库大水深，放空机会少，检修条件差，要求防渗结构可靠、耐久、简单、并且对施工进度影响最小。xx高RCC重力坝上游面拟采用的防渗结构方案有：⑴继续改善RCC性能的防渗方案，如对大坝迎水面高程300.00m以下的变态混凝土与二级配RCC作防渗体部分，建议掺BSⅡ等外加剂；⑵钢筋混凝土面板与三级配RCC组合防渗方案；⑶坝前迎水面变态混凝土内配筋作为防渗方案；⑷钢板护面防渗方案；⑸浇注式沥青混凝土防渗方案。xx大坝典型剖面及RCC材料分区图分别见图1及图2，RCC性能要求见表1。图1xx大坝典型剖面图图2坝体RCC材料分区图表1xx碾压混凝土材料分区及其主要性能要求表分区编号RⅠRⅡRⅢRⅣ使用部分高程250.000m以下下的坝体（下下部）高程250.000m至300..00m坝坝体(中部)高程300.000m以上上坝体((上部)坝体上游面防渗渗混凝土主要控制因素层面结合、抗剪剪断强度、低低热层面结合、抗剪剪断强度、低低热层面结合、抗剪剪断强度、低低热层面结合、抗剪剪断强度、抗抗渗、抗冻冻VC值（s）5－75－75－75－7建议胶材总量≥200kg/mm3≥180kg/mm3≥160kg/mm3≤240kg/mm3骨料级配三三三二密实度≥98%≥98%≥98%≥98%容重(kg//m3)＞2400＞2400＞2400＞2400渗透系数(ccm/s))7.8×10－887.8×10－881.0×10－71.8×10－99强度等级C25C20C15C25抗拉强度(MMPa)2.01.81.42.0极限拉伸85×10－6680×10－6675×10－6685×10－66抗冻标号D100D100D100D150抗剪断强度f′主体1.17层面1.05主体1.07层面0.93主体1.0层面0.90主体1.17层面1.05(MPa)2.161.702.101.501.970.952.161.702试验用材料及基本试验资料2.1原材料水泥：xx525(R)普通硅酸盐水泥粉煤灰：xxⅡ级粉煤灰骨料：大法坪灰岩料场人工砂及人工碎石外加剂：ZB-IRCC15、DH9、BSⅡ（水剂）2.2混凝土配合比本试验研究共考虑了二级配碾压混凝土和常态混凝土两个品种，由于试验研究的重点不是混凝土配合比设计，所以，对于变态混凝土用基本配合比资料参考原xx工程“八五”攻关成果，由于外加剂品种与过去有所不同，故采用上述各外加剂对配合比进行了调整。基本配合比资料分别见表2.2-1及表2.2-2。表2.2-1二级配碾压混凝土和常态混凝土参考配合比(“八五”攻关成果)序号WC＋FSP(%)FC＋F(%)每m3混凝土材料用量量(kg)备注WCFSG小G中外加剂10.50382014022456730600600木钙0.56,,80110.0084常态混凝土20.41395898100140843528791FDNM5000(R)0.722碾压混凝土表2.2-2二级配碾压混凝土和常态混凝土使用配合比(本试验研究成果)序号试件编号WC＋FSP(%)FC＋F(%)每m3混凝土材料用量量(kg)备注C+FWCFSG中G小外加剂199020.410382028011522456730600600ZB-1RCCC151.112DH90.0228常态混凝土299030.375382028010522456730600600BSⅡ8.44399040.410382028011522456730600600ZB-1RCCC151.112499050.410382028011522456730600600ZB-1RCCC151.112DH90.0111599010.346395824083100140843791528ZB-1RCCC150.996DH90.0224碾压混凝土69919’0.304395824073100140843791528BSⅡ7.23变态混凝土试验研究变态混凝土用变态材料变态混凝土用变态材料比选试验，是在相对固定变态混凝土的变态用浆量以及水灰比的情况下进行。成果见表3.1-1。表3.1-1变态混凝土用变态材料比选试验成果表序号试件编号变态材料90d抗压强度(MPa)90d劈拉强度(MPa)拉压比(%)成型工艺胶材类型及用量量(kg/mm3)用浆量(kg/m3)用水量(kg/m3)水胶比19910水泥(浆)40.067.027.00.67542.493.418.03二次装模变态，振振动10秒2991137.783.298.70二次装模变态，振振动30秒3991237.513.258.66二次装模变态，振振动50秒49913高性能掺合料(浆)40.067.027.00.67531.532.999.48二次装模变态，振振动10秒5991432.683.239.88二次装模变态，振振动30秒试验成果表明，掺水泥浆比掺高性能掺合料浆，对于变态混凝土的抗压强度和劈拉强度均有所提高，但拉压比值要低些。使用这两种变态材料均可使变态混凝土的强度指标满足C25要求。由于高性能掺合料掺入不会引起水化热值升高，并且其价格比水泥便宜，故可进一步研究其用作变态混凝土变态材料的可行性。变态混凝土变态方式变态混凝土变态方式的比选试验，是在相对固定变态混凝土变态用材料的情况下，分别考虑机口变态、一次装模变态和二次装模变态三种变态方式的情况下进行的。试验成果见表3.2-1。试验成果表明，从三种变态方式来看，二次装模变态的方式较好。表3.2-1变态混凝土变态方式比选试验成果表序号试件编号变态材料90d抗压强度(MPa)90d劈拉强度(MMPa)拉压比(%)成型工艺变态方式水泥用量(kg/m3)用水量(kg/m3)水胶比19910二次装模变态40.027.00.67542.493.418.03振动10秒2991137.783.298.70振动30秒3991237.513.258.66振动50秒49920一次装模变态40.027.00.67536.302.928.04振动10秒5992133.623.098.83振动30秒6992234.343.379.81振动50秒79908机口变态40.032.00.8034.61－－振动10秒89909’29.00.72537.60－－振动30秒变态混凝土成型型工艺（室室内试验）变态混混凝土的成成型工艺选选择试验主主要从不同同的变态方方式，即一一次装模变态和二次装装模变态；；不同的成成型振动时时间，即振振动10秒、15秒、30秒、50秒；不同同的变态用用材料等方方面进行考考虑的。试试验还同时时考虑了掺掺不同的外外加剂的情情况。试验验成果见表表3.3--1。初步试试验成果表表明，由于于变态混凝凝土的变态态方式不同同，成型振振动时间不不同，使用用的变态材材料等不同同，都将直直接影响变变态混凝土土的质量。从选择的变态方方式来看，成成型插捣装装模时变态态方式以分分二层为好好，也就是是说要控制制变态混凝凝土的变态态层厚度，初初步试验认认为以8ccm左右为为好，水泥泥浆易渗入入混合，试试体均匀性性较好。从选择的成型振振动时间来来看，以成成型振动110秒左右右为好，即即控制在22倍VC值左右右。从碾压混凝土使使用的两种种外加剂配配成的变态态混凝土来来看，在变变态用浆量量相近的情情况下，它它们使用效效果不同，其其中使用BBSⅡ外加剂的的变态混凝凝土的强度度值略高。对对使用两种种外加剂配配成的常态态混凝土、碾碾压混凝土土、变态混混凝土的强强度指标进进行比较，发发现变态混混凝土的强强度值接近近常态混凝凝土而高于于碾压混凝凝土，并且且变态混凝凝土强胶比比(抗压强度度与胶凝材材料总量的的比值)与常态混混凝土相近近。表3.3-1变态混凝凝土成型工工艺选择试试验成果表表序号试件编号变态混凝土成型型工艺90d抗压强度(MPa)90d劈拉强度(MPa)拉压比(%)强胶比碾压混凝土用外外加剂混凝土类型成型方式水泥用量(kg/mm3)用水量(kg/m3)水胶比振动时间(秒)19907二次装模变态40.032.00.801036.503.429.370.130二合一变态混凝土2990940.028.50.7131539.583.438.660.1413991040.027.00.6751042.493.418.030.1524991140.027.00.6753037.783.298.700.1355991240.027.00.6755037.513.258.660.1346991840.028.50.7131042.523.538.300.152BSⅡ变态混凝土7991940.028.50.7133044.593.397.600.15989906一次装模变态40.025.00.803031.023.2710.540.111二合一变态混凝土9992040.027.00.6751036.302.928.040027.00.6753033.623.098.830.12011992240.027.00.6755034.343.379.810.123129901一次装模成型－－－1034.762.938.430.145二合一碾压混凝土139902－－－3036.983.359.060.132二合一常态混凝土149919’－－－1034.43－－0.143BSⅡ碾压混凝土159903－－－1044.183.497.900.158BSⅡ常态混凝土169904－－－3047.384.299.050.169ZB-1常态混凝土179905－－－1548.363.857.960.173ZB-1常态混凝土备注：⑴二合合一为ZBB-1RCCC1500.4%++DH90.011%；⑵⑵8#水泥浆不不易渗入，故故停留300分钟后振振动成型；；⑶⑶16＃和易性不不好。变态混凝土性能能为了探探讨变态混混凝土的性性能，我们们根据前述述变态混凝凝土变态方方式、成型振动时间、变变态用材料料等初步试试验研究成成果，选择择了不同的的工况进行行变态混凝凝土的抗渗渗等级与相相对渗透系系数比较试试验(14组)；变态混混凝土力学学性能试验验(2组)；变态混混凝土绝热热温升试验验(1组)；变态混混凝土抗剪剪断试验((2组)。由于时时间和经费费关系，试试验组数有有限，但还还是能在一一定程度上上说明一些些问题，为为我们今后后进一步研研究变态混混凝土成型型工艺与性性能奠定了了基础。变态混凝土的耐耐久性根据前前述变态混混凝土变态态方式等初初步试验研研究成果，选选择了不同同的工况进行变态混混凝土的抗抗渗等级与与相对渗透透系数比较较试验。试试验成果见见表3.44.1-11。表3.4.1-11变态混混凝土耐久久性试验成成果表序号试件编号抗渗等级（龄期）相对渗透系数(cm/s)容重(kg/m3)混凝土类型备注19901＞W20(90dd)4.16×100－102461碾压混凝土掺二合一29902＞W20(90dd)3.95×100－102272常态混凝土掺二合一39903＞W20(1000d)2.21×100－102472常态混凝土掺BSⅡ49904＞W20(1000d)2.32×100－102442常态混凝土掺2B－1RCC1559905＞W20(1100d)4.15×100－102472常态混凝土掺2B－1CC1569909＞W20(1100d)4.83×100－92461变态混凝土掺二合一79915＞W20(1433d)3.46×100－102461变态混凝土同9911工况89916＞W20(1433d)4.84×100－102461变态混凝土同9912工况99917＞W12(1600d)1.35×100－92461变态混凝土同9913工况109918＞W18(1477d)2.09×100－92491变态混凝土掺BSⅡ119919＞W18(147dd)2.53×10－992491变态混凝土掺BSⅡ129920＞W12(1600d)1.74×100－92461变态混凝土掺二合一139921W12(1644d)－2461变态混凝土掺二合一149922＞W12(1644d)4.03×100－92461变态混凝土掺二合一试验成果表明，变变态混凝土土的抗渗等等级较高，同同时相对渗渗透系数基基本上与常常态混凝土土相近。变态混凝土的力力学性能为了了了解变态混混凝土的弹弹性模量、极极限拉伸值值、泊松比比等性能参参数，选择了99099#、99188#进行对比比试验，成成果见表33.4.22-1。试验验成果表明明，由于混混凝土轴心心抗拉强度度较高而变变形量相对对较小，所所以导致变变态混凝土土抗拉弹模模较高，拉拉压弹模比比值也高。表3.4.2-11变态混凝凝土力学性性能试验成成果表项目试件编号试件尺寸99099918抗压弹模(×1104MPa))3.873.62φ150×3000mm3抗拉弹模(×1104MPa))4.364.62100×1000×515mmm3抗拉弹模／抗压压弹模1.131.28－泊松比0.2260.187－轴心抗压(MPPa)34.0736.70φ150×3000mm3轴心抗拉(MPPa)3.563.43100×1000×515mmm3轴心抗拉／轴心心抗压(%)10.459.35－极限拉伸值(××10-6)9480100×1000×515mmm3抗压强度(MPPa)39.5842.52150×1500×150mmm3劈拉强度(MPPa)3.433.53150×1500×150mmm3劈拉强度／抗压压强度(%)8.668.30－轴心抗压／抗压压强度(%)86.0886.31－外加剂二合一BSⅡ－变态混凝土的绝绝热温升选取9909##作代表进进行试验。试试验初始温温度值为220.1℃℃,28d最高温升值达到300.20℃℃,温度升高高10.110℃。绝热温升表达式式为：T＝。绝热温升过程曲曲线见图33.4.33－1.试验成果表明，变变态混凝土土在28dd时，每千千克胶凝材材料产生的的温度升高高值约为00.1088℃，碾压混混凝土为00.08℃℃(“八五”攻关成果)，常态混凝土为0.1119℃(“八五”攻关成果果)，其介于于两者之间间。3.4.4变变态混凝土土抗剪断变态混凝土抗剪剪断试验选选取99115#（同99111#工况）和99166#（同99122工况）两组，试试验成果见见表3.44.4-11及图3.44.4-11～图3.44.4-44。试验成果表明，9915#的抗剪断强度指标F′和C′值均优于9916#，且都满足xx坝体上游面防渗混凝土要求，而9916#C′值达不到要求。表3.4.4-11变态混凝凝土抗剪断断试验成果果表试件编号抗剪断抗剪单点抗剪F′C′