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西藏是我国水力资源最富集的省区,但由于特殊的地理位置和气候条件,西藏水电开发程度相对滞后,抗冲耐磨混凝土施工质量控制措施研究还不全面。随着西部大开发战略的实施,西藏水电迎来空前发展机遇。现依托《西藏藏木水电站厂房土建及金属结构安装工程》消力池抗冲耐磨混凝土施工,探索在西藏高原地区抗冲耐磨混凝土施工的技术要点,促进解决高海拔、大温差、强紫外线等特殊气候条件下抗冲耐磨混凝土施工质量控制难题,对加快西藏水电开发具有重大意义。

1概述

藏木水电站位于西藏自治区山南地区加查县境内,地处海拔3260m,为二等大(2)型工程,开发任务为发电,无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。坝后式厂房内安装6台85MW发电机组,总装机容量510MW。根据多年实测资料统计,藏木水电站极端最高温度32.0℃,极端最低温度-16.6℃;最大日温差22.7℃;年平均相对湿度为51%,最小相对湿度为零;年平均风速为1.6m/s,最大风速为19m/s。藏木水电站消力池混凝土长147.5m,宽75m,厚8m,在其面层设置60cm厚C40F150W6掺硅粉和PVA纤维的抗冲耐磨混凝土,浇筑方量为7180m3。

2重点、难点分析

抗冲耐磨混凝土特点如下:

(1)混凝土中硅粉的加入改善了浆体自身的抗磨性以及浆体与集料之间的界面,从而使集料在受到水流和泥沙的冲击时难以被冲蚀,因此有效提高了混凝土抗冲耐磨性能。但其中存在的问题是硅粉高强混凝土收缩,尤其是自收缩较普通混凝土明显增大,这种早期的自收缩在混凝土内部及外部的约束应力与温度应力叠加极易引起混凝土开裂。

(2)由于硅粉混凝土初凝前表面失水快,特别是在太阳照射或大风情况下,失水更快,施工过程中极易发生早期塑性干裂。

(3)混凝土拌和物比较黏稠,摊铺、振捣、抹面处理较困难,混凝土的不平整度控制难度较大。混凝土工程最关键的任务是提高其耐久性和使用寿命,其中混凝土裂缝是影响其耐久性和使用寿命一个很重要因素。因混凝土裂缝会增加其渗透性,加剧钢筋锈蚀和混凝土的冻融破坏程度,进而危害到结构的安全性。其次,混凝土表面塑性干裂和不平整度是诱发冲磨空蚀破坏的主要因素,混凝土磨蚀破坏是水电站运行中主要病害之一,由此不仅需花费高昂的修补费用,而且影响了水电站正常运行,给国家和人民造成巨大财产损失。藏木水电站消力池抗冲耐磨混凝土施工时段跨春夏季,气候条件复杂,如何预防混凝土裂缝及早期塑性干裂,保证表面不平整度是施工中需要控制的重点和难点。

3施工技术控制

3.1优化配合比。针对西藏气候特点及抗冲耐磨混凝土特性,为改善混凝土的塑性收缩开裂、提高混凝土的抗冻和抗冲击性能,对混凝土的原材料、配合比进行优选,采用较低的水胶比、掺优质粉煤灰、PVA纤维、缓凝高效减水剂和引气剂、合理控制混凝土的含气量及其气泡的间距,从而达到有效降低混凝土温升、提高混凝土抗裂性能和耐久性能的目的。最终采用20%粉煤灰+6%硅粉+0.9kg/m3PVA纤维拌制抗冲耐磨混凝土。

3.2混凝土拌制、运输。抗冲耐磨混凝土由现场拌和站(4×3m3自落式拌和机)拌制,控制搅拌时间不少于5min,控制出机口温度不高于12℃。为确保混凝土入仓温度满足设计要求,混凝土水平运输及垂直运输均采取保温措施,防止温度倒灌,控制混凝土温度回升小于1℃。即混凝土水平运输采用20t自卸汽车,装卸混凝土的厚度不小于40cm,车厢应平滑密闭不漏浆,并在车厢外壁粘贴5cm厚保温苯板,顶部设置遮阳、防雨设施,水平运输时间不超过40min。垂直运输采用4#K80塔机配置3m3或6m3混凝土吊罐入仓,吊罐外壁粘贴5cm厚保温苯板。

3.3混凝土浇筑、振捣。为保证抗冲耐磨混凝土与常规普通混凝土良好结合,根据设计混凝土分层要求,消力池顶部浇筑层厚为2m,其中面层60cm厚为C40F150W6抗冲耐磨混凝土,下部140cm厚为C20F100W6普通混凝土。施工中在仓面内设置不同标号混凝土分界标识同时对不同标号的混凝土运输车进行区分,以保证不同标号混凝土使用正确。消力池混凝土施工根据仓面大小和入仓能力分别采用平铺法和台阶法。铺料方向从下游至上游,铺料厚度50cm,采用台阶法时台阶宽度不小于2m,确保台阶层次清楚、有序。混凝土浇筑过程中不允许出现骨料堆积现象,对入仓的混凝土要及时平仓振捣,振捣以φ100手提式插入振捣棒为主。振捣过程中要求垂直快速插入,再沿插入方向缓慢拔出,插入点要求均匀且方向、角度一致,移动距离不超过其有效半径的1.5倍(一般为300―400mm),每一次的振捣位置包括行于行之间的位置搭接30―40mm。浇筑的第一坯混凝土以及在两罐混凝土卸料后的接触处应加强振捣,同时,振捣棒应与模板保持15―20cm左右间隙,利于气泡排出。振捣过程中要求掌握时间,一般每个插入点的振捣时间为30―40s,为了减少混凝土表面气泡,采取复振施工方法,即在下层混凝土料覆盖之前或隔30分钟后,再沿模板一侧复振一遍,使其充分排气后再覆盖上层混凝土。振捣以混凝土表面呈现浮浆,不再明显出现气泡,表面不再显著沉落为准,不允许过振或漏振。

3.4夏季混凝土现场浇筑温控措施。

(1)混凝土浇筑过程中每一层浇筑完毕在上一层覆盖前,采用覆盖保温被或3cm厚、导温系数≤0.158kJ/m.h.℃保温卷材,以减少混凝土的温度倒灌。

(2)当浇筑仓内气温高于23℃时,进行仓面喷雾,以降低仓面环境温度,雾滴直径40―80μm。

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