齐古水库冲沙隧洞C60混凝土配合比试验.pdf

广西水利水电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S &H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 5 ( 5 ) 试验研究 齐古水库冲沙隧洞C 6 0 混凝土配合比试验 张建莉 ( 新疆呼图壁河流域管理处， 新疆呼图壁8 3 1 2 0 0 ) 摘要】 齐古水库位于新疆呼图壁河流域 ， 属多沙性河流 ， 为提高冲沙隧洞混凝土的抗冲耐磨性， 采用硅粉 、 粉煤灰 和膨胀剂配制高强混凝土进行试验， 试验结果 ： 3 组配合比混凝土2 8 d 的抗压强度分别为7 1 5 、 7 4 8 、 6 9 - 3 MP a ， 抗冻 抗渗分别大于F 2 2 0 W8 、 F 2 4 0 W8 、 F 2 2 0 W8 ， 均满足高强混凝土对抗压强度 、 裂性和抗冲磨的要求。把试验结果应 用到齐古水库冲沙隧洞， 其2 8 d 混凝土抗压强度均在6 9 8 7 MP a ( C 6 0 ) 以上 ， 满足工程设计要求。 【 关键词】 硅粉； 粉煤灰； 高强混凝土 ； 试验 【 中图分类号】 T V 4 3 1 ； T U 5 2 8 0 6 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号1 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 5 ) 0 5 - 0 5 0 3 1 工程 概 况 齐古水库位于呼图壁河流域， 总库容2 0 4 0 万n l ， 工程等级为 等 ， 主要建筑物包括拦河大坝 、 左岸 导流放水隧洞和泄洪隧洞。大坝最大坝高5 1 11 1 ， 坝 顶全长 3 8 1 i n ， 坝顶宽 8 n l ， 是一座 以灌 溉 、 供水 、 防 洪、 反调节为综合开发任务的中型水利工程。新疆 河流的含沙量大r- ， 在高速水流的携带冲刷下 ， 混凝 土的表层往往被剥蚀而失去其工作性 ， 降低混凝土 的服役年限。在以往的研究中， 为提高混凝的抗冲 耐磨性 ， 许 多学者采用高强度混凝土来代替口 叫， 为 此 ， 本文采用硅粉粉煤灰和聚羧酸减水剂来配制高 强混凝土 ， 探索混凝土的工作性 、 力学性能 、 抗冻性 能 、 抗渗性能 、 抗裂性能 以及抗冲耐磨性能 ， 以期为 高强混凝土在齐古水库冲砂 隧洞 中的应用提供理 论基础和试验支撑。 2 C 6 0混凝土配合 比试验 2 1 原材料特性 水泥采用新疆屯河牌 P 0 5 2 5 R级普通硅酸盐 水 泥 ， 比表 面积 为 4 3 0 m2 k g ， 标 准稠度 用 水量 为 2 6 6 ， 2 8 d的抗 压 、 抗 折强 度分别 为 6 1 - 3和 1 0 2 MP a ， 物理指标见表 1 。硅粉的比表面积为2 0 5 I l l g ， 硅粉和水 泥的化学成分见表 2 ； 细集料 为齐古水库 工程下游的水洗砂 ， 细度模数为2 7 ； 粗集料为齐古 水库工程 下游 的水洗石 ( 5 2 0 mm) ， 针片状含量为 0 ， 且为连续级配 ； 外加剂为聚羧酸减水剂 ( 减水 率 2 5 ) ； 拌 合 用水 和养 护用 水均 为 实验 室 自 来 水 。 表 1 水泥的技术性质 0 溅 08 鑫 堑 ! ! ! ! ! ! ! ! ! 墨 ! 旦 ! ! ： 水泥0 5 1 2 2 4 5 3 9 2 5 2 6 6 2 9 5 1 8 9 1 9 8 0 3 0 0 4 3 0 5 8 0 O 1 硅粉0 1 0 9 0 6 ， ， 0 0 2 2 2 配合比试验 在齐古水库工程 ， C 6 0 混凝 土主要用于隧洞闸 底板中， 由于钢筋密集和含沙量大 ， 尤其是在隧洞 深 处混凝土 浇注 、 捣 固和饰 面是非 常困难 的。因 此 ， 在本工程中， 采用大流动度性 的高强混凝土 ， 再 配合泵送施工， 对隧洞混凝土的振捣、 饰面和防开 裂是有利 的。虽然高强混凝土的组分 与普通混凝 土的组分基本相同， 包括粗细集料 、 各种普通硅酸 盐水泥 、 掺合料 、 外加剂以及拌合用水等 ， 但在混凝 土配合 比配制方面却有一些不 同。主要表现为 ： 水 泥用量较高 ( 通常为 4 5 0 5 5 0 k g m ) ， 硅粉掺量 占胶 凝材料总量的5 1 5 或其他矿物外加剂， 每立方 混凝土 中加入 5 1 5 L的高效减水剂( 减水率 2 5 ) ； 水胶 比通 常低于0 3 5 ， 甚至低至0 2 0 ， 由于高 收稿日期】 2 0 1 5 - 0 6 - 2 3 修回日期】 2 0 1 5 - 0 8 0 3 【 作者简介】 张建莉( 1 9 7 1 一 ) ， 女 ， 新疆昌吉人， 新疆呼图壁河流域管理处工程师， 从事水利工程管理工作。 5 张建莉 ： 齐古水库冲沙隧洞 c 6 0 混凝土配合 比试验 效减水剂的掺人， 即使每立方高强混凝土在拌合用 为 1 3 0 1 4 0 k g 时 ， 坍落度均可达到 1 8 0 2 2 0 m m。这 些都与普通混凝土不同， 特别是高强混凝土的渗透 性较低， 另外， 混凝土中浆体的孔体积也较小， 这主 要 由于硅粉颗粒细小能填充且水化作用 ， 适量 的高 效减水剂有利于分散水泥和硅粉颗粒 ， 对于高强混 凝土的力学性能和耐久性都是有利的。经过计算 ， 并参考 已有文献 的相关研究 ， 最终确定的高强混凝 土的配合比见表 3 。 表 3高强混凝土试验成果表 2 3 C6 0 混凝土的试验结果 高强混凝土 的试验结果 如表 3 所示 ， 由于用于 隧洞 ， 为了简化施工 ， 采用泵送技术浇筑混凝土 ， 故 拌合物 的坍落度需在 1 6 0 mm， 从实验结果来看 ， 硅 粉、 粉煤灰和膨胀剂复合掺入 ， 能改善混凝土拌合 物的流动性 ， 在 3 种配合 比均满足泵送 的要求 。通 常硅粉掺 人混凝 土后 ， 其粘聚性往往较好 ， 也进一 步导致其施工性较差 。为此 ， 在本实验中引入了 粉煤灰和膨胀剂 ， 增大其流动性 。混凝土 2 8 d的抗 压强度 ( H1 、 H 2 、 H3 ) 分别为 7 1 5 、 7 4 8 、 6 9 - 3 MP a ， 基 本满足 C 6 0 混凝土对抗压强度的要求 。对于水工混 凝土而言 ， 其抗渗肮 冻性也是混凝土的必备参数 ， 从实验结果来看 ： 3 种配合 比的抗冻 抗渗分别大于 F 2 2 0 W8 、 F 2 4 0 W8 、 F 2 2 0 W8 ， 满足高抗冻和抗渗 的 要求 ， 但裂缝的存在会降低混凝土的抗冻性能和抗 渗性能。因此 ， 在拌合物拌合后 ， 将其装入含7 跟导 裂梁( 刀 口法 ) 的抗裂试模 中 ， 在风速为 5 m s 、 湿度 为 5 0 的环境进行抗裂试验 ， 在硅粉 、 粉煤灰和膨 胀剂适 量时 ， 其 性能得 以改善 ， 以 H 2的抗裂 性最 6 好 。混凝 土表层的平整 性对混凝 土服役 寿命 的影 响较大 ， 特别是在高速含沙水流 的作用下 ， 表现尤 为突出， 3 组配合 比的抗冲磨 的试验结果表 明： 在胶 凝材料总量一定时 ， 胶凝材料 中各组分掺量 的影响 较小 ， 但以硅粉较多时， 其抗冲磨强度最大 ， 这主要 由于硅粉颗粒细小能填充且水化作用 ， 细化混凝土 中浆体 和界面过渡 区的结构 ， 提高了混凝土的力学 性 能和耐久性 。综合研究来看 ， 试验 中H2 的配合 比较好 ， 满足工程 高强 、 高抗冻 、 抗 渗和抗 冲磨 的 需要 3工 程 应 用效 果 综合上述的研究结果发现 ， 编号为H 2 的混凝 土配合比满足齐古水库冲砂隧洞的要求， 将该配合 比应用 冲沙 隧洞 的底板 中。为了保证混凝土 2 8 d 的抗压强度满足 C 6 0 的要求 ， 在施工中， 采取严格 的 检测制度 ， 特别是原材料如水泥的安定性和强度等 指标 、 粗细集料 、 水 、 外加剂和掺合料等的检测 ， 以 及在混凝 土人模 时取样 同条 件养护 ， 以隧洞 口为 0 + 0 0 0 ， 各桩号 2 8 d的抗压强度见 图 1 ， 从 图 1 可以 看 出 ， 混凝 土 2 8 d的抗 压强 度是 变化 的 ， 但 均 在 6 9 8 7 MP a ( C 6 0 ) 以上 ， 这主要是 由于 昆 凝土 的水胶 比小 ( 0 2 8 ) ， 养护龄期在 2 8 d 以内时 ， 部分水泥 、 硅 粉 、 粉煤灰颗粒仍未水化n ， 在温度和湿度适宜时 ， 其抗压强度将会继续 发展 ， 即使在一年 以上 ， 其抗 压强度仍有增长的趋势。 _n _ r r_ 0 + 05 0 0 +1 3 0 0+ 2 4 0 0 +3 6 0 0 + 4 40 0 +5 8 0 桩 号 m 图 1 混凝土 2 8 d的抗压强度 4结 语 硅粉、 粉煤灰和膨胀剂掺入后能改善混凝土拌 合 物 的 流动 性 ， 其 2 8 d的抗压 强 度分 别 为 7 1 5 、 7 4 8 、 6 9 _ 3 M P a ， 抗冻航 渗分别大于F 2 2 0 W8 、 F 2 4 0 W8 、 F 2 2 0 W8 。但 在风速 为 5 m s 、 湿度为 5 0 的环 境进行抗裂试验发现 H2 的抗裂性最好且其抗 冲磨 也较好 。综合考虑将其应用 于齐古水库 冲砂 隧洞 底板中。 阳 他 n 隈 广西水利水电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S&H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 5 ( 5 ) 由于混凝土的水胶t L d ( 0 2 8 ) ， 养护龄期在 2 8 d 以内时 ， 部 分水泥 、 硅粉 、 粉煤灰颗粒仍未水化 ， 在 同条件养护后 ， 混凝土 但均在 6 9 8 7 MP a ( C 6 0 ) 2 8 d的抗压强度是变化的 ， 以上 。 参考文献 1 】 Ma r i o C o l l e p a r d i 混凝土新技术【 M】 北京 ： 中国建材工 业 出版社 ， 2 0 0 8 【 2 】 张善德 ， 侍克斌 ， 俞伟 ， 等 C 8 0 高性能硅粉混凝土配 合 比设计及工程应用【 J 水资源与水工程学报 ， 2 0 1 1 ， 2 2 ( 2 ) ： 91 9 3 3 巫昊峰， 何慧兰， 梁海勇 低水胶比下硅灰对水泥水化的 影u t J 1 粉煤灰综合利用， 2 0 1 0 ( 6 ) ： 3 7 - 3 9 ( 责任编辑： 周群) C6 0 c o n c r e t e mi x p r o p o r t i o n t e s t f o r s c o u r t u n n e l o f Qi g u Re s e r v o i r Z HANG J i a n - 1 i ( Hu t u b i R i v e r B a s i n A d mi n i s t r a t i o n D e p a r t me n t o f Xi n j i a n g U y g u r A u t o n o mo u s R e g i o n ， H u t u b i 8 3 1 2 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Q i g u R e s e r v o i r i s l o c a t e d o n H u t u b i R i v e r ， a s e d i me n t l a d e n fi v e r i n X i n j i a n g U y g u r A u t o n o mo u s R e g i o n I n o r d e r t o i mp r o v e t h e s c o u r r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e i n s c o ur t u n n e l ， c o n c r e t mi x p r o p o rti o n t e s t s we r e c o nd u c t e d wi t h s i l i c a f u me ，fl y a s h a n d e x p a n s i o n a g e n t T h e r e s u l t s o f t h r e e g r o u p s o f t e s t d e mo n s t r a t e t h a t 2 8 d c o mp r e s - s i v e s t r e n g t hs a r e 7 1 5 MPa，7 4 8 MPa a nd 6 9 3 MPa，wh i l eo s ffs e e p a g e r e s i s t i n g p r o pe r t i e s e x c e e d F2 2 0 W 8， F2 40 W 8 a n d F2 2 0 W 8 r e s p e c t i v e l y，a l l c o n f o r mi ng t o t h e r e q u i r e me n t s f o r hi g h s t r e ng t h c o n c r e t e I t wa s f o u nd w h e n t h e t e s t i n g r e s u l t s w e r e a p p l i e d i n c o n s t r u c t i o n o f s c o u r t u n n e l o f Q i g u R e s e rvo i r ，t h e 2 8 d -c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e w e r e a l l a b o v e 6 9 8 7 MP a ( C 6 0 ) ， u p t o e n g i n e e r i n g r e q u i r e me n t s Ke y wo r ds ：S i l i c a fume；f l y a s h；h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e；t e s t ( 上接第0 4 页) Ro c k fi l l c o n c r e t e d a m q u a l i t y i n s p e c t i o n for Qi n g p i n g Re s e r v o i r Wa t e r S u p p l y P r o j e c t C HE N J i a n g u o 一 ， GU O J i n c h u a n 1 , 2 , P E N G Hu a - j u a n ， L I U L u - q i a n g ， ( 1 G u a n g x i H y d r a u l i c R e s e a r c h I n s t i t u t e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ， C h i n a ； 2 G u a n g x i K e y L a b o r a t o r y C u l t i v a t i o n B a s e o f Wa t e r E n g i n e e r i n g Ma t e r i a l s ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： F o r Q i n g p i n g R e s e rvo i r Wa t e r S u p p l y P r o j e c t ， s e v e r a l m e t h o d s w e r e a d o p t e d t o i n s p e c t t h e m e c h a n i c a l p r o p e rt i e s ，i mp e r me a b i l i t y a n d c o mp a c t n e s s o f ma i n d a m r o c k f i l l c o n c r e t e ，i n c l u d i n g c u b e c o mp r e s s i v e t e s t ，d r i l l i n g c o r e me t h o d，d i r e c t s h e a r t e s t o f c o nc r e t e bl o c k，u l t r a s o n i c t e s t a n d u n d e r g r o un d v i s u a l T V t e s t Th e r e s u l t s o f i n s p e c t i o n c o n f o rm t o r e l e v a n t d e s i g n s p e c i fi c a t i o n s w i t h t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h s o f 1 7 4 MP a a n d 3 5 2 MP a for s e l f -c o mp a c t i n g c o n c r e t e a n d c o r e s a mp l e r e s p e c t i v e l y，a f r i c t i o n f a c t o r o f 1 0 5 1，a c o h e s i v e f o r c e o f 0 1 2 4 a n d i m p e rm e a b i l i t y g r a d e o f W4 U l t r a s o n i c t e s t a n d u n d e r g r o u n d v i s u a l T V t e s t a r e b o t h e f f e c t i v e me t h o d s f o r r o c k f i l l c o n c r e t e c o mp a c t ne s s i ns pe c t i o n Ke y w o r d s ： Q i n g p i n g R e s e r v o i r Wa t e r S u p p l y P r o j e c t ； r o c k f i l l c o n c r e t e ； q u a l i t y i n s p e c t i o n ； m e c h a n i c a l p r o p e rt y 7