优化塑性混凝土配合比在西藏甲玛沟防渗墙中的研究与应用.pdf

水利水 电施工2 0 1 5 第 1 期总第 1 4 8期 ( 6 ) D E T 5 3 3 0 - - 2 0 0 5 水工混凝土配合比设计规程 。 ( 7 )D L T 5 l 5 O 2 O O l 水 工混凝 土试验规程 。 ( 8 )D L T 5 1 4 4 2 O O 1 水工混凝土施工规范。 ( 9 )D L T 5 1 9 9 -2 0 0 4 水 电水 利工程混凝 土防渗墙 施工规范 。 3 3 试验用原材料参数 3 3 1 水 泥 试验选用西藏高争建材股份有限公司生产的 “ 高争” 牌普通硅酸盐 P 0 4 2 5 水泥，其主要物理力学性能见表 1 。 表 1 “ 高争”牌水泥物理力学性能检测结果 检测 比表 凝结时间 抗折强度 抗压强度 面积 安定性 ( MP a ) ( MP a ) 项 目 初凝 终凝 ( c m。 g ) 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d ( rain) ( rai n ) 标 准 必须 要求 3 0 0 0 4 5 6 0 0 3 5 6 5 1 7 C 4 2 合格 检测值 3 3 6 O 合格 1 3 7 2 2 2 4 6 7 0 2 3 3 4 5 8 试 验 使 用 水 泥 的 主 要 物 理 力 学 指 标 符 合 G B 1 7 5 2 O O 7 。 3 3 2 细骨料 试验所用细骨料为西藏墨竹工卡县甲玛乡曲培料场生产 的河沙 ，其主要物理性能及筛分结果见表 2 、表 3 及图 1 。 表 2 细骨料物理性能检 测结果 产地 西藏墨竹工卡县甲玛乡曲培料场 试验 表观 泥块 含泥量 云母 吸水率 细度 有机质含量 密度 含量 含量 项 目 ( ) ( ) 模数 ( ) ( k g m ) ( ) ( ) 标准 要求 2 5 0 0 不允许 5 2 浅于标准色 检测值 2 6 6 O 0 0 1 7 1 O 1 2 2 O 9 浅于标准色 表 3 细骨料颗粒级 配检测 结果 筛孔尺寸( mm) 5 O 0 2 5 O 1 2 5 0 6 3 O 3 1 5 0 1 6 0 I 1 O O 3 5 5 6 5 3 5 8 5 7 1 9 5 8 0 1 0 0 9 0 累 计 标 准 1 0 0 2 5 0 5 0 1 0 7 O 4 1 9 2 7 0 1 O 0 9 0 筛余 值 ( ) 1 0 O 1 5 O 2 5 0 4 0 1 6 8 5 5 5 1 0 0 9 O 检测值 8 0 1 7 4 2 4 2 4 0 0 5 9 2 9 1 4 _ 一 ， , i - 图 1 砂 筛分 曲线 该砂为区细砂，细度模数为 2 0 9 。 3 3 3 粗骨料 试验所用粗骨料为西藏墨竹工卡县甲玛乡曲培料场 生产的天然 小 石 ( 5 2 0 ram) ，其 主要 物 理性 能 结 果 见 表 4 。 从试验结果 看出，所 检项 目均 满足 D L T 5 1 4 4 2 0 0 1标准要求。 3 3 4 膨润土 试验所用膨润土为湖南省澧县膨润土厂生产的钙质 膨润土 ，其品质检测见表 5 。 表 4 粗骨料物理性能检测结果 产地 西藏墨竹工卡县甲玛乡曲培料场 表观密度 针片状含量 压碎指标 有机质含量 试验项 目 泥块量 ( ) 含泥量 ( ) 吸水率 ( ) 超径 ( ) 逊径 ( ) ( k g m。 ) ( ) ( ) ( ) 标准要求 2 5 5 0 不允许 1 0 2 5 5 1 O 1 5 1 6 浅于标准色 检测值 5 2 0 mm 2 6 7 O O O 0 2 0 7 6 2 1 5 3 6 浅于标准色 表 5 膨润土物理性能检测结果 界限 含水 量 o 0 0 5 编号 含水率 土的 O O 7 5 黏粒含量 ( ) 比重 +9 0 1 1 0 1 l O 标准要求 检测值 1 O 9 2 O 9 8 一 9 4 1 1 6 1 l 2 3 3 6 拌 和用水 试验用水为施工现场河水，经检测符合混凝土拌和 用水使用要求。 3 4 配制强度计算 进场后，项 目部根据设计要求委托实验室进行塑性 混凝土配合 比设 计 。实 验室 根据 设计 强度 取相 应 强度 保 证率及离差系数等技术指标，并依据下式计算配置强 度 ，即 f o , o 一 式 中厂 ， 。 混凝土试配强度 ，MP a 厂 k 混凝土抗压强度设计值 ，MP a ； C 离差系数 ； 概率度系数。 另外，混凝 土防渗墙采用泥浆下直升导管法浇筑， 地基 与基础 工程 考虑到泥浆下浇筑对混凝土实际强度的不利影响，依据 D L T 5 1 9 9 -2 0 0 4 ，对试配强度提高 1 5 。因此，实验 室确定的试配强度为 4 9 8 2 MP a 。 3 5 传统配合比设计的确定 实验室 拟定 3 个 水胶 比的塑性混凝土配合 比 ( M 一1 、 M一2 、M一 3 )试验参数进行配合比设计 ，并进行室内配 合 比试验，其原材料用量见表 7 。 试验主要依据 D L T 5 1 5 0 -2 0 0 1 进行。混凝土采用机 械拌和，试验配合比中各组分一并加入拌和，拌和时间为 3 m i n 。其 中，膨润土 以干粉形式直接加 入 ，外 加剂稀释后 加入。试件采用人工插捣成型，静置 3 6 h 后拆模，并移入 标准养护室养护至试验龄期，进行硬化混凝土性能试验。 新拌混凝土配比及混凝土试验结果见表 7 、表 8 。 表 7 配合 比原 材料 用量 混凝 土材 料用量( k g m。 ) 配合比编号 水胶 比 外加剂掺量 水泥品牌 水 水泥 膨润土 砂 小石 外加剂 M l 1 1 1 1 O 2 6 7 1 7 0 7 0 8 5 5 8 5 8 2 4 0 M 一 2 1 _ O 3 1 O 2 6 7 1 9 O 7 0 8 4 6 8 4 9 2 6 O 高争 M 一3 O 9 5 1 O 2 6 7 2 1 O 7 0 8 3 8 8 4 1 2 8 O 表 8 配合 比室 内试验结果 坍落度 扩散度 容重 弹性模量 抗渗系数 允许渗透坡降 抗压强度 ( MP a ) 配合 比编号 砂率 ( ) ( mm) ( mm) ( k g m。 ) ( M P a ) ( c m s ) ( m) 7 d 2 8 d M 一1 5 0 2 1 1 3 8 2 2 2 4 0 1 5 2 O 7 61 0 1 3 3 3 O 4 9 M 一2 5 0 2 0 6 3 7 2 2 2 5 0 1 7 9 0 5 71 0 一 2 0 0 3 5 6 5 M 一3 5 0 2 0 2 3 5 1 2 2 5 0 1 9 6 0 3 5 1 O 2 0 0 5 0 7 9 该 塑性 混凝土最小密度为 2 2 3 0 k g m。 。同时对 M 一 2 、 M一3配合比进行了新拌混凝土的坍落度损失、凝结时间 等性能指标试验。坍落度损失试验结果 ：坍落度保持在 1 5 0 mm 以上的时间约为 1 0 0 mi n ，满 足 D L T 5 1 9 9 -2 0 0 4 中 “ 坍落度 保 持 1 5 0 mm 以上 的 时 间应不 小 于 1 h ” 的要 求 。凝结 时间试 验按 混 凝土 贯入 阻力 法 进行 ，初 凝 时 间 约 9 h ，终凝 时间约 2 3 h 。实验 室推荐 M 一2为施工配 合 比。 3 6 传统配合比设分析 收 到 混凝 土 配 合设 计 报 告 后 ，课 题 研 究 小组 成 员 对混凝土配合 比及试验数据进行分析后发现有 以下几 个 问题 ： ( 1 )根据推荐配合 比测算 拌制 1 m。混凝土所需的 原材料费用为 5 0 1 9 7元 m。 ，混凝土原材料总成本= 5 8 0 0 05 0 1 9 7=2 9 1 1 4 3 7 6元 ，远 高 于 投标 时 的 报 价 。 ( 2 )混凝土配置强度计算时保证率取 P=8 5 ，对应 概率度系数 t 1 O 4 。而 D L T1 9 9 9 2 0 0 4中要求保证率 P8 0 ，对应概率度系数 t 一0 8 4 。 ( 3 )每立方米混凝土使用的胶凝材料偏多，试块抗压 强度、抗渗系数均有富余，可进一步优化。 经过分析，课题研究小组决定在混凝土使用功能和 材料用量两个方向进行优化，寻找突破 口。 4 混凝土配合 比设计优化 4 1 初 次优 化 按照概率度系数 t 一0 8 4重新进行计算 ，确定 的 配 置 强 度 为 4 6 7 6 MP a ，胶 凝 材 料 总 量 调 整 为 2 4 0 k g ，进行 了第一次配合 比设计 优化 ，优化结果见 表 9 、表 1 0 。最终选定 M一5作为推荐配合 比。从试 验数据可知 ，新配合 比拌制的混凝土各项指标均符合 设计指标 。 根据初次优化配比测算拌制 l m。 混凝土所需的原材 料的费 用 为 4 7 8 7 5元 m。 ，混 凝 土原 材料 总 成本 一 5 8 0 0 0 4 7 8 7 5 =2 7 7 6 7 6 1 6元 ，比传统配 比节约材料成 本 1 3 4 6 7 6 0元 。 7 5 水利水 电施工2 0 1 5 第 1 期 总第 1 4 8期 表 9 配合 比原材料用量 混凝土材料用量 ( k g m。 ) 配合 比编号 水胶 比 外加剂掺量 水泥品牌 水 水泥 膨润土 砂 小石 外加剂 M 一4 1 1 1 0 2 6 7 1 5 O 9 0 8 5 8 8 5 3 2 4 M 一5 1 _ 1 1 1 O 2 6 7 1 7 O 7 0 8 5 5 8 5 8 2 4 0 高争 M 一6 1 0 3 1 O 2 6 7 1 9 O 7 0 8 4 6 8 4 9 2 6 O 表 1 O 配合比室 内试验 结果 坍落度 扩散度 容重 弹性模量 抗渗系数 允许渗透坡降 抗压强度 ( MP a ) 配合比编号 砂率 ( ) ( mm) ( ram) ( k g m ) ( 【 P a ) ( c m s ) ( r a ) 7 d 2 8 d M 4 5 0 2 1 O 3 9 5 2 2 4 0 l 4 3 0 6 2 1 0 1 4 5 2 4 3 9 M 5 5 0 Z 1 1 3 8 2 2 2 4 0 l 6 2 0 7 6 l O_ 。 1 3 3 3 O 4 9 M 6 5 0 2 0 6 3 7 2 2 2 5 0 1 8 9 0 4 7 1_ 0 2 0 0 3 5 6 8 4 2 二次优化 在左右岸边坡开挖 时发 现地 层 中储 有 大量 的优质 土 粉，项 目部立即委托实验室进行土样研磨、分析。结果 表明，土粉成分完全满足混凝土拌和使用要求。第三次 配合比优化就围绕用土粉替换膨润土进行，经过反复试 验，最终配制出符合设计要求的混凝土配合比M 8 。配合 比参数计试验结果见表 1 1 。 根据二次优化配比测算拌制 1 n 1 3 混凝土所需的原材料 表 1 1 第二次优化后 配合比参数及 试验结果 水泥参量 黏土粉参量 小石 外加剂 弹性模量 抗渗系数 允许渗透 7 d 抗压强 2 8 d抗压强 配合比编号 水 ( k g ) 砂 ( k g ) k g m。 k g m。 ( k g ) ( k g ) M_P a ( c m s ) 坡降 ( m) 度值 ( IV I e a ) 度值 ( MP a ) M 7 2 5 2 1 6 0 8 0 8 9 8 5 8 8 0 2 4 1 3 3 0 9 2 1 0 6 5 2 7 2 4 3 1 M 8 2 5 2 1 7 0 7 0 8 9 9 2 5 8 8 1 2 4 1 5 2 O 5 6 1 0 8 5 3 2 O 5 O 7 M 9 2 5 2 1 8 O 6 0 9 0 0 8 8 1 2 4 1 9 2 O 4 7 1 0 1 1 O 3 9 O 6 6 O 的费用为 4 3 6 0 4元 m。 ，混凝土原材料总成本一5 8 0 0 0 4 3 6 0 4 = 3 8 2 3 8 2 4元 ，比传 统配 合 比节 约 材 料成 本 3 8 2 3 8 2 4 元 。 5 配合 比优化后施工验证 施工过程 中，课题 研究 小组 及 时对施 工数 据 以及混 凝土试块检测数 据进 行收 集 、汇 总 ，施工 数据 及试 验数 据统计详见表 1 2 。 从统计数据可知，按照二次优化配合 比设计拌制的 混凝土各项指标均满足设计要求 ，进一步验证 了该配合 比的可行性 。 6 结束语 随着建筑市场 的逐步开放 ，建筑企业将直接与 国外 管 理先进、技术实力雄厚的国际建筑企业站在同一平台上 竞争 。因此 ，国内建筑企业应积极 引 进 和 研 究 先 进 、有 效的管理方法及有效降低成本的途径 ，从而提高整体管 理水平，增强综合竞争力。 7 6 袁 1 2 施 工数据及 试验数据统计 试块 坍落度 扩散度 密度 弹性 抗渗 允许 抗压强 模量 系数 渗透 度( MP a ) 编号 ( ra m ) ( ra m) ( k g m 3 ) 坡降 ( M P a ) ( c m s ) ( m ) 7 d 2 8 d S1 2 0 8 3 7 9 2 2 5 0 1 8 0 0 7 6 1 0 8 0 3 3 5 3 S2 2 0 5 3 6 5 2 2 4 0 1 7 0 0 7 0 1 0 8 5 3 0 4 8 S3 2 0 2 3 5 O 2 2 4 5 1 7 0 0 7 1 1 0 9 0 3 5 5 O S一4 2 1 1 3 8 2 2 2 4 0 1 6 0 0 8 1 1 O 1 8 8 3 O 5 3 S5 2 0 6 3 7 2 2 2 5 0 1 8 0 0 7 8X 1 0 一 8 0 3 1 4 9 平均值 2 0 6 3 7 0 2 2 4 5 1 7 2 0 7 5 2 1 0 8 5 3 1 8 5 O 6 西藏甲玛项 目部以塑性混凝土配合比设计优化为课 题，是对降低成本的一次尝试 。通过两次优化 ，为项 目 节约成本 3 8 2万元 ，项 目部成功地实践了降低成本的管 理理念 ，为今后 进一 步推行 降低 成本 积 累了成 功 的 经验 。