江西省洪屏抽水蓄能电站混凝土配合比试验研究.pdf

第6 ( 总第1 3 5 ) 中 国 水 能 及 电 气 化 N O 6( T O I A L N O l 3 5 ) J t in2 0 l 6 Ch i n a Wa t e r P o we r& El e c t r i fic a t i o n D OI ：1 0 1 6 6 t 7 j c n k i 1 1 5 5 4 3 T K 2 0 1 6 0 6 0 1 4 江西省 洪屏抽水蓄 能 电站 混凝 土 配合 比试验研 究 章李乐 ( 南昌市水利规划设计院 ， 江西 南 昌3 3 0 0 0 9 ) 【 摘 要】 混凝土配 比设计中水胶比、砂率、外加剂掺量及粉煤灰掺量等参数需要根据啄材料品喷进 行调整， 在 际呔啦过程 中，常根据经验或厂 家推 荐指标 确定 ，可能会造 成方 案不合理 难 以指 导施工 本文 糸挽 阐 = =r江西眚洪驿抽水蓄能 电站混凝土 配合比方 案设 计 思路 ，包括 ：根 据试 配方 案的 2 8 d混凝 土 强度 成果 ，使用 最 0 、 = 乘法确定 各 ， 、 配合 比方 案水胶 比；根据拌和 物的工作性 与用水量关 系 、拌 和物 的和 易性 与强度 损 失关 糸， 水泥j 争浆流动发损失确 定混凝土 配合 比的砂 率 、粉煤灰 掺量 以及 外加 剂掺 量参 数；根据设 计 强度 、工 n _ 性 以 致 射 气性要求，制定符台工程突 际的混凝土 配合 比设计 方案。实 践证 明：配合 比优 化设计 方案 既缩短 了配制 时 间 近经 奇 靠 【 关键词】 洪僻抽水蓄能电站；混凝土；配合比；试验研究 中图分类号 ：T V4 3 1 文献标识码 ：A 文章编号：1 6 7 3 8 2 4 1 ( 2 0 1 6)0 6 0 0 4 6 0 5 Ex p e r i me n t a l s t u d y o n c o n c r e t e mi x p r o p o r t i o n i n J i a n g x i Ho n g p i n g Pum p e d S t o r ag e Po we r S t a t i o n ZHA G L i l e ( N a n c h a n g Wa t e r R e s o u r c e s P l a n n i n g a n d De s i g n I n s t i t u t e ，N a n c h a n g 3 3 0 0 0 9，C h i n a) Abs t r ac t ：Wa t e r c e n l e nt r a t i o， s a n d r a t i o， a dmi xt u r e do s a g e， fly a s h d o s a g e a n d o t h er p a r a me t e r s i n ( ( mcr e l e n l i x p r o p o t l i o n d e s i g n a r e a d j u s t e d a c c o r d i n g t o r a w ma t e r i a l q u a l i t y Ho we v e r ，t h e y a r e d e t e r mi n e d f r e q u e n t l y a c t o r d i n g 1 o e x p e r i me n l o r i n di c a t or s r e c o mme nd e d b y t he ma n u f a c t ur e r i n a c t u a l t e s t pr o c e s s Th e p l a n n l a y t ) e c x ) n l e i r r a t i o n a l ，a n ( 】i t i s d i ff i ( ： ti h t o g u i d e c o n s t r u c t i o n I n t h e p a p e r ，c o n c r e t e mi x p r o p o r t i o n p l a n d e s i g n c o n c e p t i n J i a n g x i Ho n g p i n g P u mp e d S t O Ia g e P o w e r S t a t i o n i s d e s c r i b e d s y s t e ma t i c a l l y，i n c l u d i n g t h e f o l l o w s ：t h e l e a s t s q u a r e me t h o d i s u s e d f o r d e t e r mi n i n g a t e r u e t n e nt r a t i o o f e a c h mi x p r o p o r t i o n p l a ns a c c o r di ng t o t he 28d c o n c r e t e s t r e n g t h r e s ul t s o t t r i a l pl a nTh e s an d r a t i o， fly a s h d o s a g e a nd a d mi x t u r e d o s a g e p a r a me t e r s o f c o n c r e t e mi x p r o p o r t i o n a r e de t e r mi ne d a c c o r d i ng t o mi x t u r e w( ) r k a bi l i t y a n d w a t e r d o s a g e r e l a t i o n s h i p，mi x t u r e mi x a b i l i t y a n d s t r e n g t h J O S S r e l a t i o n s h i p，a n d c e me n t p a s t e fl u i d i t y l o s s C o n e r e t e mi x pt o p o r t i o n d e s i g n pl a n i n l i ne Wi t h e F I g i n e e r i ng p r a c t i c e i s f o r mul a t e d a e c o r di n g t o d e s i g n s t r e ng t h，wo r ka 1 ) i l i t y a n d d ur a b i l i t y r e qu i r e me n t s Pr a c t i c e p r o v e s t h a t mi x p r o p o r t i o n o p t i mi z a t i o n de s i gn pl at l n o t o n l y s h o r t en s t h e p r e ) a r a t i o n i il l e， i 1 i s a | l P O l I O n 1 i c a n d r e l j a b1 e 科 学研 究及工程设计 Sc i e n t i f i c Re s e a r c h En gi n e e r i ng De s i g n Ke y wor d s：Ho n g pi n g Pump e d S t o r a g e Po we r S t a t i o n；c o n c r e t e；mi x p r o po r t i o n；e x p e r i me n t a l s t u dy 1 概述 合理的混凝土配合 比设计与配制是保证 混凝 土浇 筑 质量的重要环节 。混凝土配合 比试验是 一个系统 工 程 ，影 响因素很多 ，需要根据原材料及各 类参数 的不 同设计混凝土配合比，以配制耐久性 、和易性都能够 满足要求的混凝土。因此，混凝土配合比的确定不仅 仅是 一个试验过 程 ，更应 该是 一个细 致 的研究 过程 。 本文对 江西 省洪屏 抽水蓄能 电站 昆 凝土配合 比方案设 计进行了系统研究，以使所设计的配合比方案能够满 足施 工 、设计 与规程规范要求 。 江西省 洪屏抽 水蓄能 电站是江西省第一 座抽水 蓄 能 电站 ，位 于靖 安 县 境 内，电 站 规 划 装 机 容 量 为 2 4 0 0 MW，总投 资为 5 1 8 8亿 元 。电站枢 纽建 筑 物 主 要 由上水库 、下水 库 、输 水系统 、地下厂房 和地面开 关站 等组成 。洪屏 电站混凝 土配合 比设计 指标共有 4 个强度 等 级 ：C 1 5 、C 2 0 、C 2 5 、C 3 0 ，部 分 混 凝 土还 有抗 渗等 级 、抗 冻 等 级不 同的耐 久 性要 求 ，需设 计 1 6 个混凝土配合比设计方案，具体要求见表 1 。 表 1 洪 屏 电 站 混 凝 土 配 合 比 设 计 指 标 要 求 序号 混凝 土类 型 设 计 指 标 要 求 级配 c 3 oF 5 0 C 2 5F 5 O C 2 OF 5 O 1 常态混凝土 二级配 C2 5 C 2 O C1 5 C 3 0W 1 0F 5 O C 3 OF 1 O 0 C 3 0F 5 O C 2 5W8F I O 0 2 泵送混凝土 二级配 C2 5 W 8 F 5 0 C2 5W 6 F 5 O C 2 5 F 5 O C2 0W 8 F 5 0 C2 O F 5 0 3 常态混凝土 C 1 5 三级配 2混凝土配合比方案设计 制定 混凝土配合 比方案需要经过试 配 、调整及确 定三个阶段 ，在试配前还须对原材料与水泥等产品的 品质进行检 测 ，选 取最优 砂率 、粉煤灰与外加 剂最优 掺量等 配合 比基本 参数。参数是否合理决定 了混凝土 配合 比方案是否经济合理 、技术上是否可行。洪屏电 站混凝土配合比设计的总体原则有三个：满足设计强 度、耐久性要求 ；配合 比方案要经济合理 ；配合比方 案提出的时间不影响施工进度要求 。 2 1 原材料品质试验 洪屏 电站混凝 土配合 比原材料包括人工砂 、碎石 ( 三级配 ) 、水泥 、粉煤 灰 及外 加剂 。所检 测 原材 料 品质符合规 范和设计要求 。 2 2 选取混凝土配合 比基本参数 昆 凝土配合比方案需要确定的基本参数包括水胶 比、单位用水量、最优砂率、粉煤灰掺量、外加剂掺 量 、骨料最 大堆积 密度等 。 2 2 1 最 大堆积 密度 试验 洪屏电站混凝土配合 比试验二级配最大堆积密度 试验选 择 4种 组 合 ，当二 级 配 最 大 级 配 为 小 石 ： 中 石 = 4 0 ： 6 0时 ，堆积 密度最大 ；三级配 最大级 配 为小 石 ： 中石 ： 大石 = 3 0 ： 3 0 ： 4 0时 ，堆积密度最大 。 2 2 2外加剂掺量 外 加 剂 的掺入 效果 随工程 所 用原 材料 的不 同而 异 。为给室 内混凝 土拌 和试验选择合适 减水剂 掺量提 供依据 ，进行外 加剂 与拌 和用胶凝 材料 适应 性试 验 ， 即掺外加剂 的净浆 流动度及其 经时流动度试验 。洪屏 电站外 引气 型高效 缓 凝减 水剂 最 适 掺量 试 验成 果 见 图 1 。 星 帽 减水剂掺量 图 1 不同掺量减水剂净浆流动度及损失试验 曲线 掺量低 、流动度大且 流动度损失小 的外加剂 掺量 47 科学研 究及 I _ 程 没计 为最 佳掺 ，此 时 的外J J u 剂 对胶 凝材 料 的适 应 性好 。 从 l f 以看 出此种水泥 减水利 的最适 掺量为 0 9 。 2 2 3粉 煤灰掺 量 住 0 5水 胶 比、外 加 剂掺 量 为 0 9 的情 况下 ， 选择 粉煤灰 1 0 、 2 0 、3 0 二 个掺量进行粉煤灰掺 量与强度关系 试验 ，试 验成果 图 2 。根据不 同粉煤 灰掺量混凝土拌和 物强度成 果 ，7 d 、2 8 d混凝 土强度 都随粉煤灰 掺量 的增 加 而减 少 ，粉 煤 灰掺 量 为 3 0 时 ，强度损 失较 大 。粉煤 厌 掺量 为 2 0 与 3 0 时混 凝上拌和物上作性较好 。从混凝土强度 损失与拌 和物 性能 号虑 ，选择 2 0 粉煤灰掺量 。 喜 ： 篓：3 0 2 ( J 1 粉煤灰掺量 图 2不同粉煤灰掺量混凝土强度试验成果 2 2 4最优 砂 率选取 保 I I ： 混凝上拌和物 具有 良好 的黏 聚性并达 到要 求 的 作 I t -： H 水量较小 、拌和物 密度 较大所对应 的 砂率 H J 为最优砂 率。洪屏 电站混凝土配 合 比分别进 行 级 带 态 、 级 配泵送混凝土砂率 优选试验 。二级 配 常 念 、泵 送 混 凝 土 最 优 砂 率 试 验 时 ，水 胶 比 为 0 5 、粉煤 从 掺量 为 2 0 、# I- J H 剂 掺 量 为 0 9 ，三 1 参数小 变进行二级配常态混凝 土最优 砂率试验 ，具 体成 3图 6 。 图 3二级 配常态混凝土砂率一密度关 系 量 乓 嬗 蜜 目 苹 。 图 4 二级 配常态混凝土砂率一 坍落度关 系 C 2 3 4 0 蠢 。 _汩 2 3 0 0 4 () 4l 4 2 4 3 4 4 4 5 抄 率 图 5 二级配泵送混凝 土砂率一 密度关 系 至 4 0 4】4 2 4 3 4 4 4 5 少率 图 6二级配泵送混凝土砂率一坍落度关 系 常 态 混 凝 土 在 水 胶 比 为 0 5 、粉 煤 从 掺 毽为 2 0 、砂率 为 3 8 时 ，混凝 土拌 和物工作性好 、密度 最大 ，因此二级配常态混凝土在 0 5水胶 比时最 优砂 率取 3 8 。 泵送 混 凝 土 在 水 胶 比 为 0 5 、粉 煤 厌 掺 硅 为 2 0 、砂率 为 4 2 时 ，混凝 士拌和物工作性 、密度 最大 ，因此二级配泵送混凝土在 0 ， 5水 胶 比时最 优砂 率取 4 2 。 2 3 混凝土酣合 比试配 案及水胶 比确定 一 般情 兄下 ，试验 人员选取 个水 胶 比设计0 昆凝 试配方案 ，根据 试配方案 结果 选取 混凝十 水胶 比。 若按照常规方 法确定 试配 混凝 土配 合 比 ，!J ! JJ l 6个混 凝土配合 比方 案需要 试配 5 0个左 右 的方 案 ， _ f l 柯 许多重复方案 ，增加 了工作量 ，无法满 足施 I ： 进 要 求 ，且不经济合理 。洪屏 电站混凝 土 合 比汁算 水胶 科 学研 究及 工程设计 S c i e n t i f i c Re s e a r c h En g i n e e r i ng De s i g n 比时 ，对 于二级 配常态 、泵送混 凝土各选 取 6个水胶 比进行试配试验 ，使用最小二乘法进行线性 回归分 析 。试配方案成果 见表 2 ，选用 的水 胶 比 、试 配成 果 及线性 回归方程见表 3 。 表 2 试配方案成果 配合 比 水胶 比 级配 砂率 用水量 水泥用量 砂量 坍落度 2 8 d抗压 编号 ( k g I l l ) ( k g in ) ( k g IT I ) 强度 MP a HP_ 01 0 7 0 3 8 1 5 5 l 7 7 7 5 0 1 0 0 21 6 三级配 HP 2 0 6 5 3 7 1 5 0 1 8 5 7 3 2 9 5 2 4 4 常态 HP 3 O 6 0 3 6 1 5 0 2 0 0 7 0 6 9 0 2 7 5 HP_ O 0 6 5 3 8 1 6 8 2 0 7 7 2 4 9 5 21 5 HP- 0 5 0 6 0 3 7 1 6 8 2 2 4 6 9 7 9 5 2 3 8 H P _ o 6 0 5 5 二级配 3 6 1 6 7 2 6 7 6 6 l 9 5 2 7 6 H P _ o 7 0 5 0 常态 3 8 1 6 5 2 6 4 7 0 l 8 0 3 1 7 HP_ 0 8 0 4 5 3 7 1 6 5 2 9 3 6 7 0 8 5 3 4 6 HP_ 0 9 0 4 0 3 6 l 6 5 3 3 0 6 3 6 9 0 4 0 4 HP一 1 0 O 5 7 4 2 1 7 3 2 4 3 7 7 6 1 8 5 2 5 8 HP一 1 l O 5 5 4 2 1 7 2 2 5 0 7 7 4 1 8 5 2 9 0 H P 一 1 2 0 5 0 二级配 4 3 1 7 2 2 7 5 7 7 9 1 9 0 3 4 2 H P 一 1 3 0 4 5 泵送 4 4 1 7 1 3 0 4 7 8 4 2 0 0 3 7 8 HP 1 4 0 4 0 4 3 1 8 0 3 6 0 7 2 7 l 8 0 41 5 HP 1 5 0 3 5 4 4 1 8 0 41 1 71 7 1 8 0 4 8 1 注 1 使用 “ 南方” 牌 P 0 4 2 5水 泥 ，水 泥强度 为 = 4 5 9 MP a ；2 外加剂掺量为 0 9 ；3 粉煤灰掺量为 2 0 。 表 3 二 级 配 常 态 与 二 级 配 泵 送 混 凝 土 线 性 回 归 方 程 成 果 混凝土类型 线 性 回 归 方 程 回归系数 选 用 水 胶 比 试配方案 R2 8=0 4 2 6 1 ( C+F) 0 6 5、0 6 0 、0 5 5 H P -0 4、H P - 0 5 、HP -06 常态 0 9 9 3 一 0 4 2 7 7 6 0 5 0、0 4 5 、0 4 0 H P - o 7、H P - 0 8 、HP -0 9 R 2 8=0 4 1 0 4 ( C+F ) 0 5 7、0 5 5 、0 5 0 H P - 1 0、H P 一 1 1 、HP - 1 2 泵送 0 9 7 4 一 0 2 9 4 0 6 0 4 5、0 4 0 、0 3 5 HP 一 1 3、H P 一 1 4、H P 一 1 5 根据常态混凝土胶水 比一强度线性 回归方 程 ，考 虑强度离差系数 ，相应于配制 C 1 5混凝土水胶 比不 宜 大于 0 6 7 ，相应 于配 制 C 2 0混凝 土水胶 比不 宜大 于 0 5 5 ，相应 于配制 C 2 5混 凝 土水胶 比不 宜大 于 0 4 8 ， 相 应于配制 C 3 0混 凝 土水 胶 比不 宜 大于 0 4 2 。三 级 配 C 1 5混凝 土推荐使用 H P - 0 1 配合 比方 案。 根据泵送混凝土胶水 比一强度线性 回归方程 ，考 虑 强度离差系数 ，相应于配制 C 2 0混凝土水胶 比不 宜 大 于 0 5 9 ，相应 于配 制混 凝 土 C 2 5混凝 土 水胶 比不 宜 大于 0 5 1 ，相应 于 配制 C 3 0混 凝 土水 胶 比不 宜 大 于 0 4 4 。在调整过程 中，可适 当减小水胶 比 ，以满足 混凝 土耐久性要 求 。 2 4 混凝土配合比方案的调整及确定 混凝 土配合 比方案的调整是整个方案设计 中的关 键。目前 ，混凝土配合 比方案的调整技术方法并没有 相关标准或研究 ，一般是 根据 自身 的经验 进行 调整 。 本配合比设计方案的调整原则为：满足设计的强度 与耐久性要求，提出的水胶比应保证设计指标要求； 满足现场施工要求，根据相应的浇筑部位进行调 整；满足经济性要求，尽量减少水泥的使用。根据 初 步试 配和调整的混凝 土方案进行了混凝土耐 久性能 试验，推荐了设计要求的混凝土配合比方案。 科 学研究及 J 程 没汁 S c i e nt i f i e Re s e a r e h & En g i ne e r i n g De s i g n 3 结 语 经投入使用 ，所确定 的混凝 土配合 比方案能 够较 好地指 实 际施 ，获得 r参建各方 的认 叮。以下几 点 叫供借鉴 ： a 埘 于大 水 利 枢 纽 上程 ， 一个 系统 、科 学 、 经济 的配台比试验 是非常必要的。配合 比设计 并非一 欠 性 的 试验 过程 ，而是 需 要 反复 的 调 整 、试 验 与研 究 ，这 也是混凝 lL 配合比优化设 汁的核心 。但 为满足 施工 1 期要 求 ，配合 比试 验方案需统一分析 。 b 对于大型 水 利工 程 ，不 同设 计指 标 的混 凝 土 配合 比要求 单独没计 ，以满足经济性要求 。以该工程 C 3 0 W1 0 F 5 0 、C 3 0 F 1 0 0 、C 3 0 F 5 0混凝 土配合 比方案 为 例 ，当 小 考 虑 经 济 性 L大 J 素 时 ， 个 方 案 口 J 设 计 为 C 3 0 l 0 1 0 0的 混凝 _十配 合 比。C 3 0 W1 0 F 1 0 0混 凝 土 配合 比方案 多使用 5 k n l 水泥 。 c V 前大 水利工 程重要 部位都有 耐久 性要 求 。 确定水胶 比时 ，应考虑规范对于耐 久性 水胶 比的要 求 。洪胼 电站泵送混凝土配合 比计算 时 ，对有抗 冻性 要求 的混凝 上 ，水胶 比最大值 为 0 5 7 、 d 目前对 f粉煤 灰 掺量 、外 加 剂掺 量还 没 有相 应的规范 ，混凝土配合 比试验常根据厂 家推撑或经验 选取掺量 。 目前确定粉煤灰最优掺量 的主要 依据 足其 与坍落度 、强度和温度的关系 。对于外 力 l I 剂掺量需要 进行适应性试验 ，以判断其掺量是 否合适 A 参考 文献 1 D I _ 5 3 3 0 -2 0 0 5水 混 凝：LI l d 比没计规程 s j ， I L 京 ： 】 【 电 力出版社 ， 2 0 ) 6 2 G B 5 0 1 1 9 2 ( ) 1 3混凝： t ：- ：9 1 J J l 剂 , I t J 技术规 范 S J 北京 ： 中 建筑工业出版社 ， 2 0 1 3 f 3 D J T 5 0 8 2 9 8水工 建筑物抗 冰冻 发 汁规 范s 北片 ： t 1 电力出版礼 ， 1 9 9 8 4j 钱波 基于单 素试验的级 R C C施 配合 比叭 究l J 水 电能源科学 ， 2 0 1 1 ( 1 1 ) ： 1 1 0 - 1 l 2， 1 2 5 L 5 j 谢莎莎 ， 蘸芸 掺粉煤灰和磷渣混凝土的性能 试验 究 J ： 人 民长江 ， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 8 6 8 9 1 6 李文鹏 ， 段新 虹 岛性能 混凝 f 一 水利项 lI l l 的臆 川 研 究 J 巾国农村水利水电 ， 2 0 I I ( I O) ： 9 5 - 9 8 7 陈冰， 曾玉 福建省仙游抽 水蓄能电站斜 j 十 滑膜泓凝 L 合比 没计 及优化 _ J j 中【 水能及电气化 ， 2 0 I 5 ( 8 ) ： 4 6 - 4 9 ( 上接 第 5 3页)武箱 式结 构 ，消能 井 内径 2 4 m，浇 减弱 。通过 设计与施工 ， 宁风城 市水 电站供 水僻路 筑壁厚 0 5 m，底板 厚 0 4 m，井底 距 出水 口渠道 底板 消能井 于 2 0 1 2年投 入使 用 ，在 水库 正常 水位 时 ，按 4 3 n ，最大井深 6 5 5 n 一 ；住 出水 口设钢丝 防护 网以 防 没计引水流量 3 m s 运行 。水流经 过消能蚪 ，势能 杂物入 蚪 ，在 消能井顶部 建管理房 、为 _r 使井 底和近 大大降低 ，水 流平缓 ，井 中水 面 浮有 少量 色泡 沫 ， 底井壁经得住 射流的长期 冲刷 ，在井底干 u 近底井 壁安 水量无大 幅波 动 ，运行平稳 。当引水量加人 时 ，水流 装了 1 9 m 高 、1 0 l l l n l 厚 的钢 板 ，钢 板 与 井 底 ( 壁 ) 出现波 动 ，井 中波浪高度在 0 2 0 3 m之阳 J ，水流人 混凝 _ 使 用 锚 筋牢 同 连 接 。输 水 管 口 高 出 底 板 渠后水 面平缓 ，7 I i l i 井总体 设汁效果 良好 、A 5 0 c m，管 口设高强螺栓 底板水泥墩牢 连接 ，水平 没钢筋 拉杆 与井壁紧 吲连接 ，确保管 口稳 固 ，消能井 管道上 游侧 设置控制阀井及钢筋混凝土镇墩 满足管路 安全运仃的 要求 4 结 语 住 0 ： 风城 I 水 电站供水管路 消能井设置 中 ，设 汁采川深筒式 消能 井设 计 ，结构 简单 、占地 面积 小 、 使用周期长 、效能效果好 ，且 出水流对 渠道 冲刷 明显 5 0 参考文献 L 1 赵经华 ， 侍克斌 ， 马亮 ， 等 阿扎 th【 l 输水 篱道淌能 蚪结构 试验 研究 J 人民黄 河， 2 0 1 0( 3) ： 9 2 9 3 2 J 越风 岗 水 电站 I 程水能 的汁算力 法 究 J j I 水能 及电 气化 ， 2 0 I 5 ( 5 ) ： 4 6 48 1 3 J 廖常德 ， 周力 具有消能井的竖外溢洪道及 消能牟 汁 J 西 七 水 电， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 4 6 5 2 4 张辉 ， 张驰 ， 徐亮 ， 等 浅 淡水利j - 程施工技术 J 目水能及 电气化 ， 2 0 1 0( 1 2 ) ： 5 2 5 5