观音岩水电站溢洪道泵送混凝土配合比优化设计.pdf

第 4 7卷 第 1 1期 2 0 1 6年 6月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 4 7 No 1 1 J u n e， 201 6 文章编 号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 6 ) 1 1 0 0 8 60 4 观音岩水电站溢洪道泵送混凝土配合比优化设计 瞿 祖 旭 ， 孙 明 海 ( 中国人 民武装警察部 队 水电第一总队， 广西 南宁 5 3 0 0 2 8 ) 摘要 ： 观音岩水 电站 溢洪道 混凝 土施 工采用的是 泵送混凝土浇筑方式 ， 根据相 关规程规 范、 设计 以及施工设备 的要 求 ， 需精心设计 泵送 混凝 土的配合 比。在 配合 比设计 试验 过程 中， 对外加剂掺量 、 砂率、 用水量 、 各骨料比 例优 化选定 ， 再通过混凝 土抗压 强度 与水胶 比关 系曲线、 配置强度、 设计极 限拉 伸值、 设计抗 冻抗 渗等级确 定 能满足设计强度的水胶 比。综合各选定的参数 ， 最终给 出便 于施工操作 、 成本合理 、 质量可靠的施工配合 比。 关键词 ： 原材料试验 ；参数选定 ；混凝 土配和比 ； 优化设计 ；观音岩水 电站 中图法分类号 ： T V 4 3 1 文献标志码 ：A DO I ： 1 0 1 6 2 3 2 j c n k i 1 0 0 1 4 1 7 9 2 0 1 6 1 1 0 2 3 1 工程概况 观音岩水电站位于云南省丽江市华坪县与四川省 攀枝 花市 交界 的金 沙 江 中游 河 段 ， 为 金 沙 江 中游 河 段 规划 的 8个 梯级 电 站 的最 末 一 个 梯 级 ， 上 游 与鲁 地 拉 水 电站相 衔 接 。 电站 坝 址 距 攀 枝 花 市 公路 里 程 约 7 2 k m， 距华坪县城公路里程约 4 0 k m。观音岩水电站为 I 等大( 一 ) 型工程 ， 以发电为主 ， 兼有 防洪 、 灌溉、 旅 游等综合利用功能。水库正常蓄水位 1 1 3 4 m， 库容约 2 0 7 2亿 m ， 电站装机容量 3 0 0 0 ( 5 6 0 0 )MW。电 站溢洪道混凝土浇筑采用泵送混凝土施工 ， 故有必要 对混 凝土 的配 合 比进行 优化设 计 。 2 原材料试验 水泥分别采用云南永保特种水泥股份有限公司提 供 的永保 牌 中热 P MH 4 2 5硅 酸盐水 泥 、 攀枝 花钢 城 集团瑞丰水泥有限公司生产的三鼎牌 P MH 4 2 5中 热硅酸盐水泥； 粉煤灰采用贵州冶金建设公 司攀枝花 项 目部生产的 级粉煤灰以及曲靖 电厂生产的 I级粉 煤灰 ； 粗细骨料为中水九局生产 的石灰岩人工砂石 骨 料； 外加剂采用江苏博特新材料有限公司生产的 J M一 型缓凝高效减水剂和 G YQ( 1 ) 型引气剂 ， 龙游五强 混凝土外加剂有限公司生产的 Z B一1 A型缓凝高效减 水剂和 Z B一1 G型引气剂， 四川育才生产的聚羧酸 Y H 一 2 1 s高性能减水剂和 G K一 9 A型引气剂。 2 1 水 泥 对两种 水 泥进行 了物 理力 学性 能检 测 。检测 结果 见表 1 。试验 结果 表 明两种 水 泥 的物理 力 学 指标 均 符 合 中热硅酸盐水泥、 低热硅酸盐水泥、 低热矿渣硅 酸 盐水泥) G B 2 0 0 2 0 0 3及设计要求 。 2 2 粉煤灰 普通泵 送 混凝 土粉煤 灰 品质 检 测 结果 见 表 2 。检 测结果表明 ： 粉煤灰性能符合 水工混凝土掺用粉 煤 灰技术规程 D L 5 0 5 52 0 0 7对 级粉煤灰 的技术 指 标要 求 ， 属 级 粉煤 灰 。 抗冲耐磨泵送混凝土试验用粉煤灰为曲靖方 圆 I 级粉煤灰 ， 粉煤灰 品质检测结 果见表3 。 检 测结果 表 表 1 水泥物理力学性能检测结果 收稿 日期 ： 2 0 1 60 3 2 8 作者 简介 ： 瞿祖旭 ， 男 ， 工程师 ， 主要从 事水利水电、 公路 工程检验检 测工作 。Em a i l ： 9 8 2 9 4 6 4 6 6 q q t o m 第 1 1期 瞿祖旭 ， 等 ： 观音岩水 电站溢洪道泵送混凝土配合 比优化设 计 8 7 明 ： 粉煤灰性能符合 水 工混 凝土掺用粉煤灰技术 规 程 D L 5 0 5 5 2 0 0 7对 I 级粉煤灰的技术指标要求 ， 属 I 级 粉煤 灰 。 表 2级粉煤灰品质检测结果 密度 。 需水 比 烧失量 含水量 f ge m 一 细度 ( ) 一 一 2 3 9 5 9 3 4 1 0 2 2 3 骨 料 ( 1 )细骨料 。细骨料为石灰岩人工砂 ， 砂品质检 测结果见表 4 。细骨料各项品质指标均满足 水 工混 凝土施工规范 及设计要求 。 表 4砂品质检测结果 细度 石粉含量 g 0 5 ( 0 0 8 以下)饱和面干 堆积密度 表观密度 坚固 性 塑 墼 点 互 塑 璺 量 兰 查 皇 ! ： ： ： 2 1 ： ： ： 2 2 7 8 l 5 5 1 6 0 1 5 3 0 2 6 9 0 3 ( 2 )粗骨料 。粗骨料为石灰岩人工骨料 ， 人工粗 骨料 品质检测结果见表 5， 检测结果表明： 粗骨料性能 指标满足规范 水工 常态混凝土施工规范 D L T 5 1 4 4 2 0 0 1的要 求 。 2 4外加剂 为了检测各种外加剂性能指标 ， 对 3种外加剂进 行了掺# l, J J n 剂混凝土性能指标试验。试验依据 水工 混凝土 l J J n 剂技术规程( D L T 5 1 0 01 9 9 9) 的有关 要求进行 ， 水 泥用 三鼎牌 PMH 4 2 5中热硅酸盐水 泥 ， 掺量 0 6 进行检测 。试验结果表明， 外加剂各项 性 能均 能满 足规 范 或施工 要求 。 2 5 微 纤维 本次试验采用深圳市维特耐工程材料有 限公司生 产 的聚 乙烯 醇 ( P V A) 微 纤 维 。检 测 结果 见表 6 。 3 泵送混凝土配合比参数选择试验 3 1最佳砂 率选择 试验 本次试验普通泵送混凝土采用三鼎 P MH 4 2 5 中热水泥和四川育才缓凝高效减水剂 ， 抗冲耐磨泵送 混凝土采用三鼎 P MH 4 2 5中热水泥和江苏博特聚 羧酸高性能减水剂进行最佳砂率选择试验 。固定一个 水灰 比和用水量 ， 对 3个砂率进行试拌试验 ， 最终 以混 凝土拌和物和易性好 ( 坍落度较 大) 、 棍度适 中、 混凝 土拌和物密度较大时的砂率为最优砂率 ， 检测结果见 表 7 。 3 2 骨料级配试验 骨料级配选择试验按照不同的比例配合均匀后测 定其紧密密度 ， 从 中选 出密度较大 、 空隙和骨料总表面 积较小的骨料级配进行混凝土和易性试验 ， 力求有 良 好的施工和易性和工作度 ， 满足施工要求 。 粗骨料级配试验采用最大容重法 ， 级配容重最大 或空隙率最小的组合为最优级配。级配试验结果见表 8 。可以看出： 二级配最优级配为小石 ： 中石 =4 ： 6 ， 但 考虑到便于泵送混凝土现场施工 ， 级配采用小石： 中石 =7： 3。 3 3 坍落度与单位用水量关 系试验 采用永保 P MH 4 2 5中热水泥和江苏博特缓凝 高效减水剂进行坍落度与用水量关系试验 ， 拟定分别 拌制 3级坍落度 ( 1 4 01 6 0 ， 1 6 01 8 0 ， 1 8 0 2 2 0 m m) 时的用水量 ， 求 出坍 落度与用水量 的变化关系 ( 见 图 1 )。 图 1 普通混凝 土用水量 与坍 落度 关系曲线 从 图 1可以看 出， 每增加 2 0 mm坍 落度 ， 相应用 水 量需 增加 4 k g m 。 本 次 抗 冲 耐 磨 泵 送 混 凝 土 试 验 采 用 永 保 P MH 4 2 5 中热水 泥和 四川育才 聚羧酸高性能 减水 剂 ， 进行二级配混凝 土( 微纤维掺量 0 9 k g m ) 坍落 度与用水量关 系试验， 拟定分别拌制 3级坍落度 ( 1 4 0 1 6 0， 1 6 01 8 0， 1 8 02 2 0 m m) 时 的用水量 ， 求出坍 落度与用水量的变化关系。试验结果见图 2 。 表 5 人工粗 骨料 品质检 测结果 88 人 民 长 江 表 6 微纤维性能检测结果 品种型号 纤维长度抗拉强度断裂伸长率弹性模量 耐碱断裂强度 m il l M P a M P a 保留率 水 胶减 水剂 g I气剂 粉 煤灰 用 水 量 砂率 坍 落 度 含 气 量 黏聚含砂析 水 ，最 优 比 ( k g m - 3 )k g m性 情况情况棍 率 比 m m 性 情况情况 砂 率 二 0 5 0 1 0 0 0 1 3 0 1 5 0 4 2 1 6 8 3 7 较好 少少下4 4 4 4 1 7 5 3 8 好中少中 4 6 1 12 3 5 好多少上 表 8 骨料级 配与 紧密密度关 系试验 结果 图 2抗 冲 耐屠 混 凝 土 用水 量 与 坍 落 度 关 系 曲 线 从 图 2可看 出， 每增加 2 0 m m坍 落度 ， 相应用水 量也 需增 加 4 k g m 。 3 4 泵送混凝土水胶 比与抗压强度关 系 根据以上对泵送混凝 土单位用水 量、 砂率选择试 验所取得的试验结果 ， 结合观音岩水 电站大坝混凝土 设计及试验技术要求 ， 来确定混凝土水胶 比与混凝 土 力学性能关系试验试验方案。混凝土水胶 比与混凝土 力学性能关系试验试验条件如下。 水泥 永保牌 P MH 4 2 5和三鼎牌 P MH 4 2 5中 热硅酸盐水泥 粉煤灰贵州冶金 级粉煤灰 ( 普通泵送) 、 曲靖 I级 粉煤灰( 抗冲耐磨泵送) 骨料 观音岩水电站中水九局生产的石灰岩人工砂 石 骨料 减水剂J M一和 Z B一 1 A缓凝高效减水剂 ( 普通泵 送 ) 、 四川育才聚羧酸高性能减水剂 ( 抗 冲耐 磨 泵送 ) 引气剂G Y Q( 1 )、 Z B一1 G和 G K一 9 A型引气剂 级配 二级 配混凝 土小 石 ： 中石 = 7 ： 3 坍落度试验 中控制 1 6 01 8 0 m m 用水量二级配普通泵送混凝 土： 1 5 0 k g m 、二级配 抗冲耐磨泵送混凝土 ： 1 6 4 k g m 砂率 二级配泵送混凝土 ： 4 0 4 2 ， 水胶 比每增 加 0 0 5 ， 砂率上调 1 水胶比二级配普通泵送混凝土 ： 0 4 0 0 5 0 ， 二级配 抗冲耐磨泵送混凝土 ： 0 3 0 0 4 0 泵送混凝 土水胶 比与抗压强度关系 曲线见 图 3 ， 4 胶 水比 ( b ) 试验 2 图 3 常态泵送混凝土水胶比与抗压强度关 系 胶水比 ( a ) 试验1 ( 9 0 d ) 图 4 抗冲耐磨泵送混凝土水胶 比与抗压强度关 系 第 1 1期 瞿祖旭 ， 等： 观音岩水 电站溢洪道泵送 混凝 土配合比优化设计 8 9 4 泵 送混凝土配合 比设计 4 1 泵送混凝土设计指标及使 用部位 泵送混凝土设计指标见表 9 。 表 9混 凝 土 设 计 指 标 4 2泵送混凝土配 制强度 根 据混凝 土设 计指标 ， 混 凝土 强度保 证率 按照 水工混凝 土施工规范 D L T 5 1 4 42 0 0 1规定 ， 观音 岩水电站主坝混凝土配制强度按 以下公式计算 。 = k+t o ( 1 ) 式 中， 。为混凝 土 配制 强度 ， MP a ； 为设计 的混凝 土强度标准值 ， MP a ； t 为概率度系数 ； o r 为施工 的混凝 土 强度 标 准差 ， MP a 。 按照观音岩水电站泵送混凝土设计要求 ， 混凝土 技 术 指标及 配 制强 度见 表 1 0 。 表 l 0混 凝 土 配 制 强 度 材 料 强 度 配 制 回 归 计 算 确 定 参数 组 合 等 级强 度级 配方 程值 水胶比的确定主要根据水胶 比、 粉煤灰掺量与抗 压强度 的关系来进行 ， 同时兼顾混凝土的极 限拉伸值 和耐久性等指标 。 5 推 荐施工配合比 推荐施工配合比见表 1 2一 l 4 。 表 1 2 普通 泵送混凝土施工推荐配合比 k g m 注： 二级 配混凝 土材料组合与设计指标为表 l 1前4项。 表 1 3 抗 冲耐磨 泵送混凝土施工推荐配合比 ( 三鼎 +育才 +P V A ) 表 1 4 抗 冲耐磨 泵送混凝土施工推荐配合比 ( 永保 +育才 4 - P V A J 6 结 语 将试验所得配合 比应 用于溢洪道实 际施 工过程 中 ， 砂浆包裹骨料均匀 ， 泛浆 良好 ， 便 于施工。施工前 期随机取样 8 4组试件 ， 设计抗压强度 、 极限拉伸值、 抗 冻 、 抗渗均满足设计强度 ， 并且富裕度在可控范围内。 ( 编 辑 ： 赵 凤 超 ) ( 下转第 1 0 2页) 1 0 2 人 民 长 江 2 0 1 6丘 t h e mi x i n g r a t i o o f fil l i n g ma t e r i a l a nd c o n s t r u c t i o n t e ch n o l o g y pa r a me t e r s f o r t h e d a m c o ns t ruc t i o n，t h e f ie l d t e s t wa s c o n du c t e d Th e ma i n t e a t c o n t e nt s i n c l u de a s p ha l t p a r a me t e r c h e c k，c o nc r e t e mi x i n g r a t i o t e s t ，c o nc r e t e t e mpe r a t u r e a t o ut l e t o f mi x i ng ma c h i n e，c o nc r e t e g r o u t i n g t e mp e r a t u r e，c o nc r e t e s p r e a d i n g a n d r o l l i ng pa r a me t e r s e t cAc c o r d i n g t o t he t e s t r e s ul t s a n d r e f e r r i n g t o t h e n a t i o n a l s t a n da r d，t he r e a s o na b l e ma t e r i a l s a n d c o n s t ru c t i o n pa r a me t e r s f o r t h e d a m c o ns t ru c t i o n we r e de t e r mi n e d ，wh i c h l a i d a s o l i d f o u nd a t i o n f o r t he s mo o t h c o n s t ruc t i o n o f t h e a s ph a l t c o n c r e t e c o r e s o i l da m Ke y wo r ds：e a r t h d a m wi t h a s p ha l t c o n c r e t e c o r e；mi x i ng r a t i o o f c o n c r e t e；r o l l i n g t e s t ；c o ns t ru c t i o n t e c h ni q ue；Hu an g i i n p i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n ( 上接第 8 9页) Opt i m i z a t i o n de s i g n o f p r o po r t i o n r a t i o o f pu m pe d c o n c r e t e f o r s p i l l wa y o f Gua ny i ny a n Hy dr o po we r S t a t i o n Q u Z u x u ， S U N Mi n g h a i ( N o 1 C r o p s o f H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g of t h e C h i n e s e A r m e d P o l i c e F o r c e ，N a n n i n g 5 3 0 0 2 2 ，C h i n a ) Abs t r a c t ：Th e p ump e d c o nc r e t e wa s a d o p t e d i n t he s p i l l wa y c o n s t ruc t i o n o f Gu a ny i n y a n Hy dr o p o we r S t a t i o n，t h e p r o po rti o n r a t i o o f c o nc r e t e mus t b e we l l de s i g ne d a c c o r di ng t o r e q ui r e me n t o f c o r r e l a t i v e r e g ul a t i o n sde s i g n a n d c o n s t ruc t i o n e qu i p me nt I n t h e t es t o f r a t i o de s i g n，t he a mo u n t o f a d mi x t ur e，s a nd r a t i o，wa t e r c o ns u mp t i o n，r a t i o n o f t he a g g r e g a t e s we r e o pt i mi z e d a n d s e l e c t e dTh e o p t i mi z e d wa t e rbi n de r r a t i o wa s de t e r mi n e d by c o n s i d e r i ng t he r e l a t i o n c u r v e o f c o mp r e s s i o n s t r e ng t h a nd wa t e r bi n de r r a t i o c u r v e，de s i g ne d s t r e ng t h，d e s i g n e d u l t i ma t e t e ns i l e a nd de s i g ne d f r o s tr e s i s t i n g g r a de Th e p r o p o rti o n r a t i o wa s g i v e n o u t b y c o mp r e he ns i v e l y t a ki n g a c c o u nt o f a l l t h e p a r a me t e r s ，wh i c h i s e a s y i n c o n s t r u c t i o n，r e a s o n a b l e i n c o s t a nd r e l i a b l e i n q ua l i t y Ke y wo r ds：t e s t o f r a w ma t e ria l ；s e l e c t i o n o f pa r a me t e r s；pr o po r t i o n r a t i o o f c o nc r e t e；o pt i mi z e d d e s i g n；Gu a n y i n y a n Hy d r o p o we r S t a t i o n ( 上接第 9 7页) Ana l y s i s o n f o r m a t i o n c o nd i t i o n s a n d pr o c e s s o f l a nd s l i de i ndu c e d ba r r i e r da m PANG L i n x i a ng，MO Da y u a n，LI Ai h u a ( N o 1 C r o p s of H y d r o p o w e r E n g i n e e r i n g of t h e C h i n e s e A r m e d P o l i c e F o r c e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 2 ，C h i n a ) Abs t r a c t ：T he b a r r i e r d a ms c a n b e d i vi d e d i n t o 3 t y pe s a c c o r d i n g t o t he f o r ma t i o n me c ha n i s m ，na me l y，t h e l a n d s l i d e i n du c e d t y p e，c o l l a ps ei n d uc e d t y pe a n d de br i s flo w i n du c e d t y p e The t o p o g r a p h i c a l c o n d i t i o ns，r i v e r b e d c o n di t i o n s a nd h y dr o d y n a mi c c o n d i t i o n s for t h e f o rm a t i o n o f t he l a n ds l i d e i nd u c e d b a rri e r d a ms ，a c c o u n t i ng for mo r e t h a n 7 0o f t h e b a r r i e r da ms，a r e a n a l y z e dTh e f o r ma t i o n p o s s i bi l i t i e s o f b a rri e r da ms un d e r d i f f e r e n t c o n di t i o n s a r e o b t a i ne d，a nd t h e a r e a s wh e r e t h e b a rri e r da ms a r e e a s i l y f o r me d i n Ch i n a a r e a n a l y z e dOn t he b a s i s o f t h e f o rm a t i o n c o nd i t i o ns ，t h e 5 s t a g e s o f t h e ba rri e r da m f o r ma t i o n a r e a n a l yz e d，i nc l u di ng t h e c r e e pc r a c k，s h e a r p l a n e s pe n e t r a t i o n，d r a ma t i c i n i t i a t i o n，l e a p i n g a t h i g h s p e e d i n a i r， d a m f o rm i ng b y g r a v i t y c o l l i s i o n a f t e r c r a s h i ng a nd b o u nc i n g d o wn Th e s t u d y s ho we d t ha t t he l a nd s l i dei n du c e d b a rri e r da m wo u l d b e e a s i l y f o r me d i n i nc l i ne d s l o p e a r e a wi t h wh e r e t h e s l o p e s a r e 30。 t o 5 0。wi t h s ha l l o w wa t e r a nd na r r o w riv e r b e d Ke y wor d s：t o p o g r a p h i c a l c o nd i t i o ns ；t y p e s o f r i v e r b e d；h y d r ody n a mi c a n a l y s i s；f o rm a t i o n me c ha n i s m ；t o p o g r a ph y o f t h e b a rri e r da m