普通硅酸盐水泥在周公宅水库混凝土中的应用优化探析

中国水利水电第四工程局勘测设计研究院周公宅试验室 王志军###。

【摘要】本文通过尖峰普通42.5硅酸盐水泥在周公宅水库工程双曲拱坝工程中的应用情况，来探讨普硅水泥在水工大体积混凝土中应用的注意事项。

周公宅水库工程位于宁波市鄞州区大皎溪皎口水库上游15km处，坝址位于鄞州区章水镇周公宅村北大皎溪干流上，距宁波市区约51km，是一座供水、防洪结合发电的综合水利工程。该工程为Ⅱ等工程，主体工程由拦河坝、坝后水垫塘、二道坝、引水建筑物、发电厂房和变电站等建筑物组成。拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝址位于周公宅村口下游约250m处，坝顶中心线弧长446.77m，坝顶高程240m，最大坝高125.5m，中部为跌流式溢流堰。坝体混凝土总浇筑量为61万m³，主要为四级配混凝土。

周公宅水库工程所用骨料为周公宅工地熔结凝灰岩破碎而成，除粗骨料的逊径、人工砂细度模数略微偏大外，其余各项指标满足《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）的相关要求。粉煤灰为北仑电厂生产，检测结果符合《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-1996）Ⅱ级煤灰的技术指标要求。减水剂为浙江龙游外加剂厂生产的ZB-1A，掺量为胶材总量的0.65%；引气剂为上海枫杨实业有限公司生产的SJ-2，掺量为胶材总量的0.014%，检测结果均符合《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）的技术要求。本工程所应用的水泥为尖峰水泥厂生产的普通硅酸盐42.5水泥，水泥物理力学性能检测成果统计见表1，水泥化学分析及水化热试验结果见表2。

表1 水泥物理力学性能检测成果统计###。

表2 水泥化学分析及水化热试验结果###。

从现场检测成果来看：水泥的各项技术指标均符合GB175-1999的相关要求，水泥物理性能及强度均比较稳定。但水泥细度较小，混凝土前期热量释放速度较快，不利于混凝土的温控；MgO含量较低，不利于提高混凝土的抗裂性能。

周公宅水库所在地区冬季寒冷，夏季炎热、高温多雨，水库工程为混凝土双曲拱坝，混凝土温控要求严格，极限拉伸值和抗冻等级（F150）要求较高。为此，混凝土配合比设计的关键是在满足混凝土设计指标及施工和易性要求的前提下，尽可能地降低温控难度，提高混凝土的抗裂性能。配合比设计采用的技术路线是：选用较低的水胶比，高掺粉煤灰，掺缓凝高效减水剂和引气剂。根据设计要求水电四局周公宅试验室在现场进行了配合比设计，并提出推荐配合比参数（详见表3）。后经现场监理、业主、设计审定，认为煤灰掺量突破了双曲拱坝混凝土粉煤灰的最大掺量，为保险起见，指定掺25%煤灰的施工配合比（详见表4）。大坝目前施工配合比为表4中监理指定的配比参数。

表3 主坝混凝土推荐施工配合比参数表###。

表4 主坝混凝土施工配合比参数表###。

备注：骨料级配：小石/中石/大石/特大石=20/20/30/30；设计容重：2480（kg/m³）

混凝土搅拌采用4×3m³的自落式搅拌机，搅拌时间为3分钟；混凝土运输采用机关车水平运输，缆机吊罐垂直入仓，每罐混凝土为6m³，浇筑强度为50m³/h~70m³/h。混凝土设计坍落度为3cm~5cm，出机口混凝土的坍落度和含气量等性能检测成果统计见表5。

表5 混凝土拌和物检测成果###。(www.xing528.com)

混凝土28天龄期抗压试件每500m³成型一组，90天龄期抗压试件每1000 m³ 成型一组，均为15cm×15cm标准立方体试件，成型拆模后在标准条件下养护至规定龄期后进行破型试验。混凝土强度试验成果见表6；混凝土抗冻、抗渗、极限拉伸性能检测成果见表7。

表6 C₉₀25W₈F₁₅₀混凝土强度统计###。

表7 C₉₀25W₈F₁₅₀混凝土全面成型检测成果###。

从表6、表7统计结果可见，混凝土强度超出设计要求较多，抗冻、抗渗等耐久性指标均满足设计要求。

为了掌握大坝施工期内部混凝土温度及大坝接缝开合情况，在坝体内埋设了温度计、测缝计等观测仪器，对混凝土大坝进行施工期的内部观测。其中已灌浆坝段温度计观测成果特征值见表8，测缝计观测成果特征值见表9。

表8 温度计观测成果特征值###。

从表8的温度特征值统计资料可看出各测点水化热最高温升值在27.3℃~39.7℃之间，大部分测点达到最高温升的历时在3~4天左右，最短为2天，最长为7天，温升值一般为11℃~20℃，平均约16℃。各坝段温度测点所测最高温度基本出现在混凝土中水泥水化热最高温升阶段，没有出现二次温度峰值，且峰值出现历时较短，这充分说明混凝土的前期热量释放速度较快。

表9 测缝计观测成果特征值###。

由表9测缝计观测成果特征值可见：二期冷却期间，测缝计开合度平均增量2.51mm，最大增量为3.39mm，最小增量为1.32mm。各仪器实测开合度平均为2.81mm，最大张开达3.76mm，最小为1.55mm。接缝灌浆采用“尖峰”普硅42.5水泥，灌浆后部分横缝开合度进一步增大，但目前均表现为收缩，这是由于水泥中氧化镁含量偏低，微膨胀性能较弱。

（1）通过合理的选择配合比，普硅水泥基本能够满足大体机混凝土的强度和耐久性要求。

（2）普硅水泥水化热前期释放速度较快，混凝土内部温升峰值历时较短，不利于大体积混凝土的温度控制，应当适当加大前期冷却消峰力度，防止温度裂舞产生。

（3）坝体接缝灌浆宜采用微膨胀水泥，以弥补普硅水泥收缩性较大的不足。