萘系高效减水剂在水电工程中的应用

1.工程概况

    鲁地拉水电站位于云南省丽江市永胜县与大理白族自治州宾川县交界处的金沙江的干流上，为金沙江中游水电规划8个梯级电站中的第7个梯级，上、下游分别与龙开口和观音岩两个电站相衔接。鲁地拉水电站属一等大（I)型工程，其主要任务是发电，水库建成后具有库区航运、旅游等综合效益。水库正常水位为1223m,总库容17.18亿立方米，调节库容3.76亿立方米，具有周调节性能。电站安装6台单机容量360MW、总装机容量2160MW的混流式水轮发电机，保证出力946.5MW,年发电量为99.57亿千瓦时，年利用小时数4610h。

    鲁地拉水电站为碾压混凝土重力坝、河床坝身泄洪、右岸地下厂房的布置方案。枢纽由两岸挡水坝、河床溢流表孔和底孔、右岸引水发电系统等建筑物组成。挡河坝为碾压混凝土重力坝，坝顶标高为1228.00m,最大坝高140m,坝辍622m(含进水口坝段）。泄洪建筑物集中布置在主河床，由5孔15m×10m的表孔和2孔6m×9m的底孔组成。

    鲁地拉水电站设计主体工程开挖总量为877.6万立方米，混凝土浇筑总量为238.85万立方米，其中大坝工程（不含进水口坝段）开挖总量为389.7万立方米，碾压混凝土量为153.75万立方米，常态混凝土量为43.26万立方米；引水发电系统开挖量为487.9万立方米，常态混凝土量为86.84万立方米。

2.关键技术要点

    水工混凝土坝体部分，主要可分为碾压混凝土和常态混凝土，碾压混凝土由于成型工艺比较特殊，为分层摊碾碾压成型，与普通混凝土有本质区别，正是由于这种独特的成型工艺，对碾压混凝土的凝结时间提出了特殊的要求，即凝结时间必须足够长，保证上层混凝土浇筑碾压时下层混凝土没有凝结硬化，否则上层碾压时会破坏下层的混凝土结构。同时缓凝剂能够有效地控制混凝土的水化放热速率，避免集中放热形成温度裂缝。

    与普通混凝土有所不同，碾压混凝土由于流动性差、体系内自由水含量低、露天施工等条件限制，延长其凝结时间难度很大，尤其在高温的施工环境中，欲使得其凝结时间达到10h或更长十分困难，原因在于这种干硬性混凝土中富裕水分很少，固相组分充分接触，只要小部分水泥水化即可形成凝胶网络，达到凝结硬化，而普通混凝土参加减水剂以后，胶凝材料可以被充分分散在液相体系中，水化凝胶不易形成网络，从而很容易延长凝结时间。由于当地夏季施工，温度最高可达40℃以上，且气候比较干燥，混凝土失水较快，凝结时间较短。由此可见，克服高温、干燥条件下混凝土坝落度损失和延缓混凝土的凝结时间显得尤为重要，这对混凝土外加剂提出了严格的要求。

3.外加剂的优选

    针对当地特殊的气候条件和施工要求，采用普通缓凝型JM-2(a),复配特殊高温缓凝型JM-2(b),两种缓凝剂的用量相同。分别对其进行混凝土试验，试验结果表明，在环境温度20℃和40℃条件下，混凝土的出机温度为20℃，Vc值为6.7,不同缓凝剂不同养护温下混凝土的凝结时间如图16-21所示。从图16-21中可以看出，在20℃的施工条件下，普通缓凝剂的缓凝效果非常好，混凝土凝结时间达到35h左右，当气温达到40℃时，普通缓凝剂的缓凝效果明显下降，凝结时间只能达到高温缓凝剂产品的1/2,若采用高温缓凝剂组分产品，凝结时间有明显延长，可以达到20h左右，完全可以满足施工的要求。

    水化热和温升是大坝碾压混凝土必须考虑的最主要问题，实际上，高温施工条件下碾压混凝土用高效减水剂的配制过程中，已经结合了已有水化放热速率的控制技术，可以明显延缓水化热释放速率，使得水化放热速度趋于平缓均匀，避免温度过高而形成温度裂缝。图16-22所示是为两种不同缓凝减水剂的水化放热曲线。

4.工程应用情况

    通过试验可知，采用高温缓凝剂配制的JM-2产品，不仅可以满足碾压混凝土对凝结时间的要求，同时可以很好地控制水泥水化热释放速率，有利于大体积碾压混凝土的温度控制。经过实际工程应用，完全可以满足鲁地拉大坝碾压混凝土的施工要求，保证了混凝土层与层之间的结合质量。