低碱高效减水剂在锦屏一级水电站的试验及应用研究
（南京水利科学研究院瑞迪高新技术有限公司，江苏 南京210024）
摘要：本文根据四川锦屏一级水电站大坝的常态混凝土对外加剂的技术要求，结合锦屏一级水电站的气候进行了外加剂多组配方设计试验研究，最终选定了满足施工需求的最佳配方。应用结果表明：HLC-NAF缓凝高效减水剂具有掺量低、减水率高、低碱缓凝的特点，掺有该产品的混凝土具有黏聚性好、工作性保持能力强，很好地满足了锦屏一级水电站常态混凝土对外加剂的技术要求。
关键词：低碱缓凝高效减水剂；锦屏一级水电站；常态混凝土
1 工程概况
锦屏一级水电站为目前世界上已建、在建和设计中最高的双曲拱坝，其施工难度为世界施工界罕见。工程总投资约246亿元，主要由混凝土双曲拱坝（包括水垫塘和二道坝）、右岸泄洪洞、右岸引水发电系统及开关站等组成，主体及导流工程混凝土总量约763万m3，大坝大体积混凝土约595万m3。正常蓄水位以下库容77.65亿m3，调节库容49.1亿m3，属年调节水库。电站装机6台，单机容量600MW。混凝土双曲拱坝坝顶高程1885m，建基面高程1580m，最大坝高305m，正常蓄水位1880m，死水位1800m，拱冠梁顶厚16m，拱冠梁底厚63m，最大中心角93.12°，顶拱中心线弧长552.23m，厚高比0.207，弧高比1.811。设置25条横缝，将大坝分为26个坝段，横缝间距20～25m，平均坝段宽度为22.6m，施工不设纵缝。
混凝土的耐久性，就是在预期的使用年限内，混凝土材料在安全条件和预见的使用环境下，保持其良好行为和优良性能的能力[1]。碱骨料反应问题是混凝土耐久性中的重要课题，国内外学者对此都进行了很多研究[2]-[4]。其原因就是水工混凝土直接与水接触，混凝土中含有较多的水或直接处于水饱和状态，因此一旦混凝土中水泥的含碱量（Na2O、K2O）较高，而骨料又具有潜在的活性，那么碱骨料反应就不可避免[5]。根据锦屏一级水电站的实际情况，为了降低碱骨料反应带来的危害，要求外加剂的碱含量小于4%。
本文探讨了低碱缓凝减水剂针对不同中热水泥的适应性和混凝土性能的影响，最终研究出适合三种水泥的高效减水剂产品，满足了工程需要。
2 试验原材料及实验标准
2.1 水泥
采用峨胜、石门、嘉华三个厂家生产的中热42.5水泥，其物理力学性能及化学性能见表1、表2。
表1 水泥物理性能检测结果
① 标准指《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿碴硅酸盐水泥》（GB 200—2003）。
表2 水泥化学成分及水化热表
① 标准指《中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿碴硅酸盐水泥》（GB 200—2003）。
2.2 粉煤灰
粉煤灰为云南宣威电厂Ⅰ级灰，其品质检测列于表3。
表3 粉煤灰物理化学性能试验检测结果表
① 标准指《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T 5055—2007）。
2.3 细骨料
采用滩砂石系统生产的大理岩质人工砂，其品质检测结果见表4。
表4 人工砂物理性能检测结果表
① 标准指《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144—2001）。
2.4 粗骨料
使用印把子骨料系统生产的石英砂岩碎石，其检测成果见表5。
表5 人工粗骨料物理性能参数试验结果
2.5 缓凝高效减水剂和引气剂
所用低碱型萘系缓凝高效减水剂，为南京瑞迪高新技术公司生产的HLC-NAF（以下简称HLC），引气剂采用山西黄河新型化工有限公司HJAE-A。掺加外加剂混凝土性能试验结果列于表6。
表6 掺加外加剂混凝土性级试验结果
试验标准：《水工混凝土试验规程》（DL/T 5150—2001）; 《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T 5100—1999）; 《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144—2001）。
3 试验方法和结论
3.1 外加剂配方的筛选
在混凝土中掺入外加剂的效果随工程所用原材料的不同而有差别。为了满足锦屏一级水电站混凝土施工对减水率和坍落度损失的要求，选用粉煤灰掺量为35%，针对两种水泥进行了掺外加剂的净浆流动度试验，试验成果见表7。
表7 掺减水剂的净浆流动度试验结果
从试验成果可以看出，外加剂掺量小于0.6%时，随着掺量增加，净浆流动度增长幅度较大，当掺量大于0.6%时，外加剂掺量继续增加，净浆流动度基本不再增加，因此外加剂两种水泥组合的饱和点掺量均确定为0.6%。我们选取净浆流动度最大的2#和5#配方进行混凝土配合比试验。
3.2 大坝垫座混凝土室内配合比拌和
为了满足混凝土施工技术及工艺要求，室内进行了常温坍落度损失、含气量损失、泌水率、凝结时间试验。试验成果见表8。
表8 混凝土拌和物性能试验检测成果表
通过以上净浆和混凝土的数据对比，选用2#作为最终的配方。
4 HLC-NAF缓凝高效减水剂的现场应用
目前，HLC-NAF缓凝高效减水剂已在锦屏一级水电站大坝垫座和二道坝水垫塘的常态混凝土中大量应用，HLC-NAF的掺量为0.6%。通过锦屏试验检测中心、葛洲坝试验室和中国水电七局试验室对配合比进行优化试验，现场对外加剂科学灵活的调整，经应用后证明，混凝土施工质量良好，无论从出机口取样还是从现场的钻芯取样看，混凝土的各项指标均满足设计要求。HLC-NAF在具有高减水率的同时，混凝土的保坍性能良好，使混凝土能够较长时间保持工作性，黏聚性好，为混凝土的连续施工提供了保障。
参考文献
[1] 陈益民，尚月，陈胡星．大坝混凝土耐久性的影响因素及对策 [J]．建材科技，1994,11：25-27.
[2] HobbsDW, GutteridgeWA.Particle Size of Aggregate and Its Influence upon the Expansion Caused by the Alkali Silica Reaction [J].Magzaine of Concrete Research,1979,31（109）:235-242.
[3] Tang Mingshu Han Sufen Zhen Shihua A Rapid Method of Identification of Alkali Reactivity of Aggregate [J].Cement and Concrete Research,1983,13（3）:417-422.
[4] 李金玉．中国大坝混凝土中的碱骨料反应 [J]．水力发电，2005,31（1）:34-37.