中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司科学试验研究院
摘要：低热硅酸盐水泥是一种性能较好的水泥，在建筑施工中有非常广泛的应用，本文主要分析了低热硅酸盐水泥在乌弄龙水电站导流洞永久堵头混凝土的应用情况，对类似工程有较强的借鉴意义。
关键词：低热硅酸盐水泥、混凝土性能、绝热温升、永久堵头
1.概述
乌弄龙水电站的2条导流洞分布河床左侧，标准断面尺寸11.5m×15.5m（宽×高），1#导流洞长度649.725m，2#导流洞长度744.04m。两条导流洞进口底板高程均为1813.0m，出口底板高程均为1810.0m，出口明渠底板高程1808.0m。导流洞封堵及质量直接影响大坝蓄水安全及下游生产、生活安全。施工采用临时堵头+永久堵头的施工方案，永久堵头方量为15436m3，采用C25W6F100混凝土。设计要求永久堵头混凝土绝热温升要低，混凝土收缩小，质量优良，经各方会议研究，决定开展混凝土配合比优化试验，以满足设计、施工要求。
2.施工措施
2.1永久封堵堵头
两个导流洞的永久堵头位于临时堵头下游，总长度为40m，内部设置有用于灌浆的廊道，长度为30m，距堵体底部约3m，距堵头上游面约10m。堵头呈方圆形，中心部位拱起，拱起的角度为119°，断面的尺寸为3.5*4.5m。
永久堵头的外部接触面采用凿毛施工方式，25，长度为4.5m，钢筋外露长度为0.5m，堵头的端口处以及廊道的头部设置钢筋网，以防止内容物外泄，堵头外部的坍落度为12-14cm。
2.2接触面
2.2.1老接触面
老接触面因长时间与外界接触，混凝土已充分凝固，因而混凝土的强度过高，且外表已经粘附了大量的灰尘与杂物，直接采用冲毛的方式效果不明显。因此对于老接触面采用的主要是凿毛的方式首先是对老接触面外部粘附的杂物如灰尘、泥土等清理干净，之后利用风镐对老接触面采取凿毛措施。当凿毛措施完成后，利用充水机将毛面彻底清理干净，保证老接触面与新接触面之间良好的衔接。
2.2.2新接触面
当封堵体浇筑完成，混凝土的强度达到2.5MPa以上时，对新接触面采用冲水机进行冲毛处理。对于新接触面的冲毛处理要求标准为冲毛表面有不明显的粗砂，粒径5mm以上的小石块不超过冲毛面积的30%，冲毛表面的平整度误差不得超过3mm。2.配合比的选择
结合国内导流洞堵头混凝土配合比的设计经验，在乌弄龙水电站配合比设计的过程中提出了"低水化热，耐久性能好，后期强度增长快"的技术要求，混凝土坍落度范围控制在120~140mm，含气量控制在3.0％~5.0％.混凝土绝热温升不能超出设计允许值。
2.1试验原材料
水泥采用云南华新水泥有限公司生产的P?LH42.5水泥，3天水化热为174kJ/kg，7天水化热为248kJ/kg，其安定性、抗压强度、抗折强度、化学性能检测指标均满足GB/T200-2017《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥》标准。粗、细骨料采用倮打塘料场生产的骨料，骨料以灰岩为基底，将粗骨料经过砂石筛分系统进行二次筛分为细骨料，骨料的常态砂细模密度为3.13；石粉含量占骨料的17.6%；堆积密度为1590kg/m3；表观密度为2660kg/m3；饱和面的吸水率为1.3%，骨料中不含有泥块。粉煤灰采用Ⅱ级粉煤灰，其品质细度、需水量比、含水率均满足DL/T5055-2007《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》实际对粉煤灰检测的各项参数值为细度16.4%、需水量103%、含水量0.6%、烧失量4.8%、密度为2.32g/cm3；外加剂采用ZB-1A缓凝型高效减水剂及GK-9A型引气剂。外加剂的规格为减水率20.6%、含气量2.4%、泌水率比54%、凝结时间差初凝235min，终凝340min、抗压强度比3d时为138%，7d时为132%，均满足DL/T5100-2014《水工混凝土外加剂技术规程》。
2.2混凝土的试拌
根据设计要求混凝土的设计凝期为28天，根据《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005）的规定，抗压强度保证率P为95%以上，配制强度不小于31.6MPa；当混凝土的抗冻等级为F100时，其最大水胶比为0.55，但根据设计要求限制最大水胶比为0.45。故选取0.37、0.40、0.43三个水胶比进行混凝土试验；当两种或两种以上的骨料混合使用时，如果石子级配比例搭配合理，能使混合骨料的空隙率和总比表面积最小，这不仅能降低水泥砂浆在混凝土中对骨料空隙的填充体积，而且还有助于提高混凝土的密实程度，改善混凝土的整体性能，经过试拌，二级配石子最佳比例为小石：中石＝60：40；根据《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005）的规定。
混凝土砂率的选取以保证混凝土拌和物具有良好的粘聚性并达到要求工作性能时用水量较小、拌和物密度较大所对应的砂率为宜，根据我们对不同砂率对混凝土湿密度的测试，二级配比时最佳砂率为38%，此状态下的混凝土和易性较好，且含砂量适中，此时用水量为157kg/m3，混凝土的坍落度为154mm，湿密度为2380kg/m3，含气量为3.7%；三级配比时，最佳含砂率为31%，此状态下的混凝土和易性较好，且含砂量适中，此时的用水量为127，kg/m3，混凝土的坍落度为66mm，湿密度为2470kg/m3，含气量为3.3%。砂率偏小的混凝土会出现泌水现象，而砂率较大的混凝土坍落度偏大，因此我们选择以二级配比38%、三级配比31%的含砂率进行混凝土的配制。引气剂掺量可根据混凝土的实测含气量进行动态调整。
2.3混凝土的性能
结合上面因素确定的试验参数进行混凝土的试拌，结合现场运距，本工程原材料实际情况、自然环境温度等施工原因最终确定混凝土配合比如下表：
3结语
乌弄龙水电站导流洞永久堵头混凝土施工中使用低热硅酸盐水泥。从现场施工的情况看，低热水泥混凝土各项能够满足设计要求，且由于其早期水化热低、后期强度增进率高的特点，具有更低的水化热温升，不仅能提高施工速度，而且能降低或避免大体积混凝土微裂缝的产生，一个配合比的优良还需从各种材料的选择及掺量有关，但大体积混凝土使用低热水泥混凝土绝对是现在和未来发展的一个方向。低热水泥混凝土能提高建筑物的整体性、安全性与耐久性，满足工程需要。
作者简介：袁永芳（1976、05-），男，中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司科学试验研究院，主要从事试验检测工作。