论文部分内容阅读
摘要:根据溪洛渡大坝混凝土特性和温控防裂要求,结合有关专家建议和专题会议精神,经过现场试验,在开裂风险高的部位使用了PVA纤维混凝土。对PVA纤维混凝土在大坝施工中的应用做出了探讨与总结。
关键词:PVA纤维混凝土实验施工数据 总结
一、现场试验
1.1试验规划
(1) 初步规划。2009年7月31日,溪洛渡大坝混凝土层间结合及下一步试验工作专题会(建设部专题会议纪要2009年第179期)建议从PVA和聚丙烯两种纤维中选择一种进行生产性试验;
(2)专题安排。2009年8月17日,溪洛渡大坝混凝土试验专题会(建设部专题会议纪要2009年第188期)要求开展掺加PVA纤维混凝土的生产性试验。
(3) 试验大纲。2009年8月23日监理工程师批准了施工单位上报的大坝A区混凝土外掺PVA纤维室内试验和生产性试验大纲。
1.2试验成果
2009年10月12日,水电八局提出了《外掺PVA纤维混凝土生产试验报告(中间报告)》。试验报告总结了室内试验和生产性试验成果:
1.2.1室内试验成果
(1)掺PVA纤维的混凝土28d龄期劈拉强度提高8.3%;7d、28d龄期极限拉伸值和轴拉强度均提高约10%,弹性模量降低2GPa左右;
(2)自生体积变形收缩值较小。
1.2.2生产性试验成果
(1)得出了关于拌和楼投料顺序和搅拌时间的结论,拌和物中PVA纤维分散均匀,没有“成团、成束”现象,仓面下料、平仓和振捣均正常;
(2)现场抽检表明,掺PVA纤维混凝土7d劈拉强度提高4.8%,28d劈拉强度提高8.5%;28d极限拉伸值平均提高10.7%。
二、现场施工
根据现场试验成果,于2009年10月开始在部分浇筑仓使用PVA混凝土,并在使用过程中适时调整PVA混凝土的使用要求:
2.1 2009年10月份要求。
根据中间报告成果,鉴于河床坝段固结灌浆导致混凝土间歇期大多超过28d,岸坡坝段首仓混凝土体型普遍狭长,为降低混凝土开裂风险,项目部于2009年10月23日发出工作联系单,要求在下述部位浇筑PVA混凝土:
(1)河床坝段:长间歇之后,到正常浇筑3m升层之前的仓号;
(2) 其他坝段:基础面首仓及体型狭长或不规则仓号。
2.2 2009年12月份要求。
2009年第28次温控例会进一步明确了浇筑外掺PVA纤维混凝土的部位:
(1)计划间歇期超过14d的仓面;
(2)结构敏感部位(如缓坡坝段狭长型、三角形断面的基础部位);
(3)固结灌浆作业面(含质量检查、加密或补强等);
(4)廊道封闭的1~2个仓号。
2.3 2010年4月份要求。
2010年4月20日,项目部再次发出工作联系单,明确需要浇筑PVA纤维混凝土的部位:
(1)长间歇(暂定间歇期超过14d)仓面上部的1仓或计划间歇期超14d的仓号;
(2)结构敏感部位(如基础面首仓及体型狭长或不规则仓号);
(3)固结灌浆(含质量检查、加密灌浆或补灌等)作业面;
(4)廊道封闭的1~2个仓号;
(5) 下游贴角平台收面的最后一坯层,坝体轮廓线以外部分。
2.4 2010年高温季节要求。
鉴于高温季节混凝土开裂风险较小,2010年第13次温控会议明确:高温季节(6~9月)基础强约束区预计长间歇仓号(停面28d及以上)可掺PVA,其余部位不掺PVA。
2.5 2010年9月以后要求
2010年9月26日,在成都组织召开了大坝仿真分析及温控专题会,会议建议在开裂风险大的部位采用外掺PVA纤维混凝土,以提高抗裂性能。会后,要求在陡坡断面近似三角形的坝段(长宽比大于5)和导流底孔边墙(体型狭长,长宽比达7~9)浇筑PVA纤维混凝土。
三、PVA纤维混凝土浇筑量及试验检测情况
3.1 PVA混凝土浇筑量
从2009年9月生产性试验开始,至2010年11月,共使用PVA纤维混凝土12.11万m3,逐月使用量见表1。
3.2 试验检测成果
(1) 极限拉伸值和弹模
试验中心统计时段为2008年10月18日~2010年11月30日,水电八局统计时段为2009年12月1日~2010年11月30日。两家单位试验结果基本一致:7d、28d、90d、180d龄期,掺PVA纤维混凝土极限拉伸值分别提高12.6%、10.6%、7.1%和4.7%;各龄期抗压弹模降低约5%。
(2)自生体积变形
2010年3月和5月,试验中心取样的C18040混凝土试验结果表明,在龄期180d时,未掺PVA纤维的混凝土自生体积变形在-22.82~-8.43×10-6之间,掺PVA纤维混凝土自生体积变形在-7.23~5.40×10-6之間,掺PVA纤维的混凝土自生体积变形收缩值减少14.7×10-6。
4、相关试验成果
成都勘测设计研究院、长江科学研究院、水科院、葛洲坝试验检测公司、三峡集团公司试验中心、溪洛渡试验中心、水电八局溪洛渡试验室分别进行了大坝混凝土性能试验研究。对于水胶比为0.41,粉煤灰掺量为35%的大坝C18040(四级配)混凝土,PVA掺量为0.9kg/m3和不掺PVA纤维时,混凝土力学、热学性能试验结果对比如下:
4.1长江科学院试验成果
(1) 力学性能试验。90d龄期极限拉伸值提高12.0%,劈拉强度提高3.7%,轴拉强度提高5.4%,弹模降低6.4%,见表2。
表2长江科学院PVA纤维混凝土力学性能试验成果
4.2 三峡试验中心结果
28d龄期极限拉伸值提高7.8%,劈拉强度提高15.2%,轴拉强度提高3.8%,弹模降低2.3%,见表4。
4.3溪洛渡试验中心结果
90d龄期限拉伸值提高15.2%,劈拉强度提高5.5%,轴拉强度提高1.9%,弹模降低6.4%,见表5。
4.4 水电八局试验结果
90d龄期限拉伸值提高1.1~1.9%,180d龄期劈拉强度提高2.0%,轴拉强度提高1.6%,弹模降低3.1%,见表6。
4.5混凝土开裂统计
2009年9月至2010年2月,共浇筑大坝主体混凝土73仓,其中掺PVA的浇筑39仓,仅有1仓出现裂缝(15-09仓,高程336.5m~338m,固结灌浆完成后冲仓发现裂缝时混凝土龄期为10d),开裂仓比例为2.6%;不掺PVA的浇筑34仓,有18仓出现裂缝,开裂仓比例为52.9%,见表7。
6 结束语
上述各家单位的试验结果均表明,掺PVA纤维对提高混凝土的抗裂性能有利;现场浇筑情况统计表明,长间歇是导致混凝土开裂的重要原因,但掺PVA纤维可大大降低混凝土的开裂风险。因此,建议在以下开裂风险大的部位采用PVA纤维混凝土:
陡坡部位断面近似三角形的坝块;
导流底孔边墙,尤其是7~10号导流底孔边墙和隔板(长宽比大于10);
导流底孔顶板;
浇筑时平均气温低于10℃、预计间歇期超过14d的最后1坯层;
根据仿真分析结果,开裂风险大需掺PVA纤维的其他部位。
PVA纤维混凝土耐久性研究还缺乏试验和现场数据,需要作进一步的研究。
参考文献
【1】李文伟 郑丹《溪洛渡大坝混凝土特性及防裂措施》
【2】计涛;纪国晋;王少江;刘艳霞《PVA纤维对水工抗冲磨混凝土性能的影响》:《东南大学学报(自然科学版)》2010年第S2期
【3】 杨富亮《改性PVA纤维在溪洛渡水电工程的试验研究及应用》
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:PVA纤维混凝土实验施工数据 总结
一、现场试验
1.1试验规划
(1) 初步规划。2009年7月31日,溪洛渡大坝混凝土层间结合及下一步试验工作专题会(建设部专题会议纪要2009年第179期)建议从PVA和聚丙烯两种纤维中选择一种进行生产性试验;
(2)专题安排。2009年8月17日,溪洛渡大坝混凝土试验专题会(建设部专题会议纪要2009年第188期)要求开展掺加PVA纤维混凝土的生产性试验。
(3) 试验大纲。2009年8月23日监理工程师批准了施工单位上报的大坝A区混凝土外掺PVA纤维室内试验和生产性试验大纲。
1.2试验成果
2009年10月12日,水电八局提出了《外掺PVA纤维混凝土生产试验报告(中间报告)》。试验报告总结了室内试验和生产性试验成果:
1.2.1室内试验成果
(1)掺PVA纤维的混凝土28d龄期劈拉强度提高8.3%;7d、28d龄期极限拉伸值和轴拉强度均提高约10%,弹性模量降低2GPa左右;
(2)自生体积变形收缩值较小。
1.2.2生产性试验成果
(1)得出了关于拌和楼投料顺序和搅拌时间的结论,拌和物中PVA纤维分散均匀,没有“成团、成束”现象,仓面下料、平仓和振捣均正常;
(2)现场抽检表明,掺PVA纤维混凝土7d劈拉强度提高4.8%,28d劈拉强度提高8.5%;28d极限拉伸值平均提高10.7%。
二、现场施工
根据现场试验成果,于2009年10月开始在部分浇筑仓使用PVA混凝土,并在使用过程中适时调整PVA混凝土的使用要求:
2.1 2009年10月份要求。
根据中间报告成果,鉴于河床坝段固结灌浆导致混凝土间歇期大多超过28d,岸坡坝段首仓混凝土体型普遍狭长,为降低混凝土开裂风险,项目部于2009年10月23日发出工作联系单,要求在下述部位浇筑PVA混凝土:
(1)河床坝段:长间歇之后,到正常浇筑3m升层之前的仓号;
(2) 其他坝段:基础面首仓及体型狭长或不规则仓号。
2.2 2009年12月份要求。
2009年第28次温控例会进一步明确了浇筑外掺PVA纤维混凝土的部位:
(1)计划间歇期超过14d的仓面;
(2)结构敏感部位(如缓坡坝段狭长型、三角形断面的基础部位);
(3)固结灌浆作业面(含质量检查、加密或补强等);
(4)廊道封闭的1~2个仓号。
2.3 2010年4月份要求。
2010年4月20日,项目部再次发出工作联系单,明确需要浇筑PVA纤维混凝土的部位:
(1)长间歇(暂定间歇期超过14d)仓面上部的1仓或计划间歇期超14d的仓号;
(2)结构敏感部位(如基础面首仓及体型狭长或不规则仓号);
(3)固结灌浆(含质量检查、加密灌浆或补灌等)作业面;
(4)廊道封闭的1~2个仓号;
(5) 下游贴角平台收面的最后一坯层,坝体轮廓线以外部分。
2.4 2010年高温季节要求。
鉴于高温季节混凝土开裂风险较小,2010年第13次温控会议明确:高温季节(6~9月)基础强约束区预计长间歇仓号(停面28d及以上)可掺PVA,其余部位不掺PVA。
2.5 2010年9月以后要求
2010年9月26日,在成都组织召开了大坝仿真分析及温控专题会,会议建议在开裂风险大的部位采用外掺PVA纤维混凝土,以提高抗裂性能。会后,要求在陡坡断面近似三角形的坝段(长宽比大于5)和导流底孔边墙(体型狭长,长宽比达7~9)浇筑PVA纤维混凝土。
三、PVA纤维混凝土浇筑量及试验检测情况
3.1 PVA混凝土浇筑量
从2009年9月生产性试验开始,至2010年11月,共使用PVA纤维混凝土12.11万m3,逐月使用量见表1。
3.2 试验检测成果
(1) 极限拉伸值和弹模
试验中心统计时段为2008年10月18日~2010年11月30日,水电八局统计时段为2009年12月1日~2010年11月30日。两家单位试验结果基本一致:7d、28d、90d、180d龄期,掺PVA纤维混凝土极限拉伸值分别提高12.6%、10.6%、7.1%和4.7%;各龄期抗压弹模降低约5%。
(2)自生体积变形
2010年3月和5月,试验中心取样的C18040混凝土试验结果表明,在龄期180d时,未掺PVA纤维的混凝土自生体积变形在-22.82~-8.43×10-6之间,掺PVA纤维混凝土自生体积变形在-7.23~5.40×10-6之間,掺PVA纤维的混凝土自生体积变形收缩值减少14.7×10-6。
4、相关试验成果
成都勘测设计研究院、长江科学研究院、水科院、葛洲坝试验检测公司、三峡集团公司试验中心、溪洛渡试验中心、水电八局溪洛渡试验室分别进行了大坝混凝土性能试验研究。对于水胶比为0.41,粉煤灰掺量为35%的大坝C18040(四级配)混凝土,PVA掺量为0.9kg/m3和不掺PVA纤维时,混凝土力学、热学性能试验结果对比如下:
4.1长江科学院试验成果
(1) 力学性能试验。90d龄期极限拉伸值提高12.0%,劈拉强度提高3.7%,轴拉强度提高5.4%,弹模降低6.4%,见表2。
表2长江科学院PVA纤维混凝土力学性能试验成果
4.2 三峡试验中心结果
28d龄期极限拉伸值提高7.8%,劈拉强度提高15.2%,轴拉强度提高3.8%,弹模降低2.3%,见表4。
4.3溪洛渡试验中心结果
90d龄期限拉伸值提高15.2%,劈拉强度提高5.5%,轴拉强度提高1.9%,弹模降低6.4%,见表5。
4.4 水电八局试验结果
90d龄期限拉伸值提高1.1~1.9%,180d龄期劈拉强度提高2.0%,轴拉强度提高1.6%,弹模降低3.1%,见表6。
4.5混凝土开裂统计
2009年9月至2010年2月,共浇筑大坝主体混凝土73仓,其中掺PVA的浇筑39仓,仅有1仓出现裂缝(15-09仓,高程336.5m~338m,固结灌浆完成后冲仓发现裂缝时混凝土龄期为10d),开裂仓比例为2.6%;不掺PVA的浇筑34仓,有18仓出现裂缝,开裂仓比例为52.9%,见表7。
6 结束语
上述各家单位的试验结果均表明,掺PVA纤维对提高混凝土的抗裂性能有利;现场浇筑情况统计表明,长间歇是导致混凝土开裂的重要原因,但掺PVA纤维可大大降低混凝土的开裂风险。因此,建议在以下开裂风险大的部位采用PVA纤维混凝土:
陡坡部位断面近似三角形的坝块;
导流底孔边墙,尤其是7~10号导流底孔边墙和隔板(长宽比大于10);
导流底孔顶板;
浇筑时平均气温低于10℃、预计间歇期超过14d的最后1坯层;
根据仿真分析结果,开裂风险大需掺PVA纤维的其他部位。
PVA纤维混凝土耐久性研究还缺乏试验和现场数据,需要作进一步的研究。
参考文献
【1】李文伟 郑丹《溪洛渡大坝混凝土特性及防裂措施》
【2】计涛;纪国晋;王少江;刘艳霞《PVA纤维对水工抗冲磨混凝土性能的影响》:《东南大学学报(自然科学版)》2010年第S2期
【3】 杨富亮《改性PVA纤维在溪洛渡水电工程的试验研究及应用》
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。