小湾右岸大坝工程混凝土配合比试验研究及应用.pdf

l ll_0 水 利 水 电 施 工 2 0 1 2 第 5 期 总 第1 3 4 期 2 3 2粗骨料 试验用混合后粗骨料，按粒径分为小石 5 2 0 mm， 中石 2 0 4 0 mm，大石 4 0 8 0 mm，特 大石 8 O 1 5 0 mm， 压碎指标为 8 3 Y o 。其余相应的指标均符合小湾工程拱坝 施 工技术要求 。 2 3 3 不 同组合粗骨料级配对混凝土用水量的影响 采用同一配合比，粗骨料总重量不变，相同组合粗 骨料级配，两种骨料不同比例，进行混凝土拌和物性能 试验 ，来判定不 同组 合 粗 骨料 对 混凝 土 用 水量 的影 响 ， 配合 比参 数：水 胶 比 0 4 0 ，粉煤 灰掺 量 3 O ，砂 率 3 4 ，二级配，设计坍落度 5 7 e ra。从不同组合粗骨料 级配混凝土拌 和物性 能试验 比较 结果 可 以看 出，在 骨料 总重不变的前提下，不同组合黑云花岗片麻岩和角闪斜 长 片麻岩对混凝 土拌 和物影 响不 大 ，本次 大坝 混凝 土配 合比设计采用骨料混合比例 5 O： 5 0试验。不同组合粗骨 料级配混凝土拌和物性能试验 比较结果见表 1 。 表 1 不 同组合粗骨料 级配混凝土拌和物性 能试验 比较结果 方案 水胶比 粉煤灰( ) 砂率 ( ) 用水量( k g ms ) 级配 坍落度 ( c m) 骨料总重 ( k g m3 ) 小石 ： 中石 黑云岩 ： 角闪岩 拌和物和易性 1 0 4 0 3 0 3 4 1 2 6 5 7 1 3 4 6 4 0： 6 0 5 0： 5 0 满足要求 2 0 4 0 3 0 3 4 1 2 6 5 -7 1 3 4 6 4 0； 6 0 4 0： 6 0 满足要求 3 O 4 O 3 0 3 4 1 2 6 5 7 1 3 4 6 4 0： 6 0 3 O： 7 0 满足要求 4 0 4 0 3 0 3 4 1 2 6 5 7 1 3 4 6 4 0： 6 0 2 0： 8 0 满足要求 5 0 4 0 3 O 3 4 1 2 6 5 7 1 3 4 6 4 0： 6 0 1 0： 9 0 满足要求 2 4 外 加剂 外加剂的选择本着在降低混凝土原材料成本的基础 上 ，以保证混凝土 的设 计要 求为根 本 ，满 足混 凝土 施工 和易性要求，易于振捣、不泌水、有利于温控等综合 因 素考虑，在大型水利工程中使用过且满足大体积混凝土 施工要求 。根据小 湾工 程业 主推荐 原材 料情 况 ，对 选定 的浙江龙游的缓凝高效减水剂 Z B l A和北京利力的引气 剂 F S ，按照 混凝土外加剂 ( G B 8 0 7 6 -1 9 9 7 )进行掺 外加剂混凝土性能试验 。 掺外 加 剂混 凝 土 性 能试 验 ，试 验 项 目主 要 包 括 减 水率 、含 气量 、凝 结 时间差 、抗压 强度 比等性 能指 标 ， 缓 凝 高 效 减 水 剂 Z BI A 掺 量 按 0 6 、0 7 和 0 8 试验 ，引气剂 F S掺量按 0 7 万 、1 o 万和 1 2 万试验 。通过试验结果比较，缓凝高效减水剂 Z BI A 掺 量 在 0 7 时 ，减 水 率 1 8 8 ，2 8 d抗 压 强 度 比 1 4 3 ；引气剂 F S掺 量在 1 o 万 ，减 水率 7 3 Y oo ，2 8 d 抗压强度比 9 O ，其余各项掺外加剂混凝土性能指标 均满足规范要求 。 3 混凝土配合 比设计 3 1 混凝土抗压强度与水胶比和粉煤灰掺量的关系 根据小湾水电站 工程常规混凝 土设计指标 ，水胶 比为 0 4 0 、0 4 5 、0 5 0 ，粉煤灰掺量选择 范围为 0 ， 2 O ，3 O ，提供 7 d 、2 8 d 、9 0 d 、1 8 o d 龄期的混凝土 抗压强度与水胶 比和粉煤灰掺量 的关 系试验。试验选 择红塔滇西水泥股份有限公司生产的小湾专供 4 2 5级 中热水泥，宣威发电有限责任公司生产的 I级粉煤灰、 6 0 左砂系统人工砂石及浙江龙游五强混凝 土外加剂有限 公 司生 产 的 减 水 剂 Z B一1 A、北 京 利 力 生 产 的 引气 剂 F S进行试验，含气量控制在 4 0 6 0 ，采 用最 优砂率和最 佳级配 ，二级配设 计坍 落度 为 5 7 c m， 三、四级配设计坍落度为3 5 c m。混凝 土抗压强度与 水胶比 ( W C+F )和粉煤灰 掺量的二元 回归方程见 表 2 ，从 回归方程 看出，对 于不 同水胶 比和粉煤灰掺 量条件下 ，混凝土抗压强度与水胶 比和粉煤灰掺量都 有较好 的相 关性 。 3 2 混凝土配合比试验研究 根据小湾水 电站工程混凝土主要设计指标、强度 保证 率 、配制 强度 ，以及 混 凝 土强 度 与 水 胶 比 和粉 煤 灰掺量的关 系，提出 了小 湾大坝 混凝 土配合 比设计 参数 。 3 2 1 混凝土拌和物性能试验 混凝土拌和物性能试验包括新拌混凝 土的坍落度、 含气量、温度、容重、凝结时间等。混凝土拌和物的各 组成材料 按 一 定 比例 配料 ，应 达 到质 量 均匀 、不 泌 水 、 不离析的要求，以获得良好的浇筑质量。采用 1 0 0 L自落 式搅拌机拌 和 ，每 次拌 和量 按搅 拌 机 容量 2 O 8 O ， 试验严格 按照 水 工 混凝 土试 验 规程 ( DL T 5 1 5 O 一 2 0 0 1 )的相关规程进行 。混 凝 土配合 比及拌 和 物性 能试 验结果见表 3 ，其中三 F表示三级富浆 ，是在三级配混凝 土基础上 ，砂率增加 3 Z，用水量增加 5 k g ms ，计算采 用绝对体积法 。 3 2 2 混凝土力学性 能和 变形性 能试验 混凝 土的力学 性能 和变形 性能 试验 主要 包括抗 压 强 度、抗拉强度、弹性模量和极限拉伸等。试验严格按 照 表 2 混凝 土抗 压强度与水胶 比和粉煤灰掺量的二元 回归方程 试验研究与施工测量 C+F 粉煤灰掺量 ( ) 骨料级配 回归公式 龄期 ( d ) W O 2 0 3 0 2 5 O 3 4 3 2 6 4 2 2 2 R， ： 1 4 6 1 6 _0 3 8 7 F_2 4 9 2 7 2 2 2 3 O 8 2 1 4 1 8 2 R一 0 9 8 7 一 9 2 O O 2 5 7 1 9 7 1 5 6 2 5 O 4 5 2 3 7 9 3 4 2 R = 1 6 5 5 41C+ F O 3 6 6 F+ 3 9 0 2 2 8 2 2 2 4 1 8 3 2 8 2 9 8 R一 0 9 9 2 n 一 9 2 O 0 3 6 2 2 9 7 2 6 5 2 5 O 5 1 9 4 9 2 4 5 1 R _ 2 4 2 8 o 2 1 3 F_ 8 m 9 0 2 2 2 4 7 4 4 1 7 3 9 2 R一 0 9 7 6 一 9 2 0 O 3 9 1 3 5 9 3 4 6 2 5 O 5 9 8 5 4 2 5 O 4 R 一 2 6 3 4 1 C+ F O 2 6 5 F一 6 6 4 7 1 8 O 2 2 2 5 2 6 4 5 4 4 4 3 R一 0 9 8 3 n 一 9 2 0 0 4 4 7 41 7 3 8 5 2 5 O 3 3 9 2 6 7 2 3 5 RI 8 o 7 _ o 3 4 7 F_ 5 5 8 5 7 2 2 2 3 O 5 2 1 8 1 9 8 R一 0 9 8 9 一 9 2 0 O 2 5 7 1 8 4 1 6 2 2 5 0 4 4 9 3 7 4 3 5 3 1 7 6 1 6 3 2 2 F+ 0 7 6 z 2 8 2 2 2 4 1 3 3 2 4 3 1 5 R一 0 9 7 6 n 一 9 2 O O 3 5 4 2 8 9 2 6 7 Z 5 0 5 1 1 4 7 1 4 5 2 R 3 3 8 1 9 7 F+ 2 9 9 5 9 0 2 2 2 4 6 6 4 2 5 4 0 7 R一 0 9 9 2 n 一 9 2 O O 4 1 3 3 7 5 3 5 4 2 5 O 5 8 2 5 3 9 5 2 3 R = 2 5 8 1 5 C+ F O 2 O O F一 6 1 5 8 1 8 O 2 22 52 7 46 8 45 7 R一 0 9 8 7 ， 一 9 2 0 O 4 4 4 4 1 6 3 9 5 2 5 O 3 3 2 2 4 5 2 O 8 R _ l 2 3 7 9 4 o 6 F+ I 9 o 3 7 2 2 2 3 0 2 1 9 8 1 7 3 R= 0 9 8 6 一 9 2 O O 2 6 1 1 8 5 l 5 4 2 5 0 4 4 7 3 7 6 3 4 9 R 一 1 7 6 4 6 C- # - F O 3 6 O F+ O 8 6 O 2 8 2 2 2 4 0 9 3 1 6 2 9 1 R一 0 9 9 0 n 一 9 2 O O 3 6 O 2 9 2 2 5 6 四 2 5 O 5 2 3 4 8 9 4 5 4 R = 2 5 O 8 7 C+ F O 2 O 5 F一 1 0 4 8 2 9 0 2 2 2 4 4 9 4 1 8 3 8 6 R一 0 9 9 1 ， 一 9 2 O O 3 9 7 3 5 1 3 4 2 2 5 O 6 O 5 5 4 7 5 2 2 R 8 4 4 _ o _ 2 7 4 F一 1 1 6 9 4 1 8 0 2 2 2 5 3 9 4 5 9 4 4 0 R= 0 9 7 2 一 9 2 O O 4 4 1 4 2 7 3 7 3 水利水 电施 工2 0 1 2 第 5期总第 1 3 4 期 表 3 混凝土配合 比及拌和物性能试 验结果 设计坍 用水量 粉煤灰 砂率 Z B一1 A 和易性 含气量 密度 凝结时间( h： mi n ) 序号 设计指标 级配 水胶比 落度( c m) ( k g m3 ) ( ) ( ) ( ) S( 7 i ) ( ) ( k g m0 ) 坍落度( c m) 黏聚性 棍 度 含砂 初凝 终凝 1 0 4 0 5 7 1 2 6 3 0 3 4 O 7 2 0 6 3 较好 上 中 4 4 2 4 4 0 1 3 ：2 5 1 7 ：3 6 2 0 4 0 3 5 1 O 5 3 0 2 9 O 7 3 0 4 1 较好 上 由 4 5 2 4 8 0 1 3： 4 2 1 8： 1 2 C 1 8 0 4 0 F 9 0 2 5 0 W 9 0 1 4 3 四 0 4 0 3 5 9 0 3 0 2 3 0 7 4 O 4 6 较好 上 由 4 7 2 5 1 0 1 2： 3 0 1 6： 4 5 4 三 F O 4 O 4 6 1 1 O 3 0 3 2 O 7 3 0 5 6 较好 上 多 5 1 2 4 7 0 5 O 4 5 6 7 1 2 6 3 O 3 4 O 7 2 O 5 9 较好 上 由 5 3 2 4 4 0 1 4： 4 8 1 8： 3 6 6 0 4 5 3 5 1 0 6 3 0 3 0 0 7 3 0 3 9 较好 上 中 4 8 2 4 7 O 1 4： 5 0 1 8： 4 0 C 1 8 o 3 5 F 9 o 2 5 0 W 9 0 1 2 7 四 0 4 5 3 5 9 0 3 O 2 4 O 7 4 O 4 5 较好 中 中 4 5 2 5 2 O 1 5： 2 4 1 8： 2 7 8 三 F O 4 5 4 6 1 1 0 3 0 3 3 O 7 3 O 5 3 较好 中 多 4 8 2 4 6 O 9 O 5 O 5 7 1 2 6 3 0 3 5 O 7 2 O 6 9 较好 上 由 5 4 2 4 2 0 1 5： 1 2 1 9： O 0 1 O O 5 O 3 5 1 O 5 3 0 3 0 O 7 3 O 4 1 较好 上 由 4 9 2 4 6 0 1 5： 3 2 1 9： 3 9 C 1 8 o 3 0 F 9 o 2 5 0 W 9 0 1 0 1 1 四 O 5 O 3 5 9 0 3 O 2 5 O 7 4 O 4 O 较好 上 由 4 7 2 5 1 0 1 5： 3 0 1 9：3 6 1 2 三 F O 5 O 4 6 1 1 O 3 0 3 3 O 7 3 O 5 5 较好 上 多 5 2 2 4 6 0 表 4 混凝土力学性 能和 变形性能试验结果 抗压强度 抗拉强度 ( MP a ) 极限拉伸 ( 1 0 4 ) 抗压弹性模量 一 GP a ) 序号 设计指标 水胶比 7 d 2 8 d 9 o d 1 8 0 d 2 8 d 9 0 d 1 8 0 d 2 8 d 9 0 d 1 8 0 d 1 0 4 0 2 2 9 1 7 4 3 3 0 2 ， 3 8 4 4 9 3 2 2 5 2 1 3 7 2 2 o 4 0 2 3 9 1 8 3 3 5 8 2 4 5 4 7 6 3 2 5 5 4 8 3 6 5 1 2 9 1 3 9 1 4 2 2 3 2 3 1 7 3 6 3 C 1 8 0 4 0 F 9 o 3 2 5 0 W 9 o l 4 o 4 0 2 2 3 1 6 7 3 4 0 2 3 6 4 5 3 3 2 3 5 o 4 3 4 7 1 2 6 1 4 5 1 4 4 2 4 1 3 O 6 3 4 7 4 o 4 0 2 2 6 1 6 8 3 6 1 2 3 2 4 7 2 3 1 2 5 4 5 3 5 7 5 O 4 5 1 9 4 1 4 6 3 0 6 2 2 3 3 9 7 2 7 1 4 6 1 3 0 6 6 o 4 5 1 9 8 1 4 8 3 1 3 2 3 1 3 9 4 2 6 7 4 7 5 3 0 5 1 2 2 1 2 9 1 3 3 2 3 6 2 5 2 3 2 5 c 1 8 0 3 5 F 9 o 7 2 5 0 W 9 0 1 2 2 O 7 1 5 3 3 0 4 2 3 3 3 8 5 2 6 4 4 6 6 3 1 2 l _ 2 7 1 3 1 1 3 2 2 2 1 2 4 8 3 O 9 o 4 5 8 O 4 5 2 1 2 1 4 5 3 0 5 2 2 8 4 0 1 2 6 4 4 8 4 3 0 9 9 O 5 O 1 4 2 1 0 8 2 5 2 1 9 6 3 3 0 2 2 5 3 9 4 2 7 4 1 1 6 1 2 1 1 2 3 2 O 9 2 2 7 2 6 6 1 0 O 5 O 1 5 4 1 1 5 2 4 9 1 9 1 3 3 4 2 2 9 3 8 o 2 6 7 1 1 2 1 1 6 1 1 8 Ct 8 o 3 0 F9 o 1 1 2 5 0 W 9 0 l O o 5 o 1 6 1 1 1 6 2 7 3 2 O 7 3 5 5 2 3 2 41 6 2 7 9 1 1 3 1 1 7 1 2 1 2 1 2 2 3 6 2 7 2 1 2 O 5 O 1 5 2 1 0 9 2 6 4 2 0 4 3 4 2 2 2 7 4 0 7 2 7 3 水工混凝土试验规程 ( DL T 5 1 5 0 -2 0 0 1 )的相关 方法 进行 ，混凝土力学性能和变形性 能试 验结 果见表 4 。试 验 结果表明 ：混凝土抗 压强 度均 达 到配制 强度 ，极 限拉 伸 均达到设计指标 。 3 2 3 混凝土耐久性性能试验 混凝土的耐久性是 保证 大体积水 工混凝 土建 筑 物安全运行的重要指标 。虽 然 ，小湾工 程所处 环境 多 年 平 均 气 温 1 9 1 ，考 虑到 工 程 的安 全 运 行 ，对 耐久性 性能要求还是提 出 了严格 的要求 ，耐久 性性 能试 验主要包括抗冻性能和抗渗性 能。抗冻性能试 6 2 验 采 用 快 速 冻 融 法 进 行 ，抗 渗 性 能 采 用 逐 级 加 压 法 进 行 ，试 验 龄 期 均 为 9 0 d ，试 验 结 果 表 明 ，混 凝 土 的抗 冻 性 能 和 抗 渗 性 能均 满 足 设 计 要 求 ，试 验 结 果 见 表 5。 4 混凝 土施 工配合 比及应用 经过以上大量 的试验研究和论证试验 ，施工配合 比应用过程中各项原材料的相融好较好 ，能够满 足混 凝 土拌 和物 各项 技 术 指 标 ，混凝 土 强 度 满 足 技 术 要 表 5 混 凝 土 耐 久性 性 能 试验 结 果 试验研 究与施工测量 抗冻性能 ( 9 0 d ) 抗渗性能 序号 设计指标 水胶 比 级配 抗冻循环次数 相对 动弹模( ) 重量损失 ( ) 9 0 d 3 C1 8 04 0 Fg o 2 5 0W 9 0 1 4 O 4 O 四 2 5 O 89 1 O 8 4 1 4 7 C1 8 o 3 5 Fg o 2 5 0W 9 o 1 2 O 45 四 2 5 O 8 6 4 1 O 5 1 2 11 C1 8 o 3 0 F9 o 2 50 W9 01 0 O 5 0 四 2 5 O 8 6 7 1 1 2 1 0 求 ，混 凝 土配 合 比满 足设 计 和现 场 施 工 工 艺要 求 ，对 已使用的施工混凝土配合 比机 口混凝土抗压强度检测 结果进行 了统计 ，从 2 8 d龄期抗压强度标准偏差看， 混凝土生 产质量水 平达 到优 秀等级 ，统计结 果见 表 6 。小湾水 电站 主 体 工程 常规 混 凝 土施 工 配合 比见 表 7 。 袁 6 混凝 土抗压 强度检测 结果统计 试验结果 ( MP a ) 设计指标 试验项 目 试验龄期 技术要求 试验组数 标准偏差 MP a 保证率 最大值 最小值 平均值 2 8 d 2 7 8 8 3 3 8 2 2 7 0 3 O 2 2 2 3 C1 8 o 4 0 F 9 0 2 5 0 W 9 o 1 4 抗 压 1 8 0 d 7 4 0 5 8 3 5 7 9 4 0 3 4 7 2 3 6 4 9 7 5 2 8 d 2 4 7 2 8 3 4 8 2 4 5 2 6 6 2 1 3 Cl s o 3 5 F 9 o 2 5 0 W 9 o 1 2 抗 压 1 8 0 d -3 5 5 3 4 8 1 3 7 7 4 2 1 2 5 0 9 9 5 表 7 小湾水 电站 大坝常规 混凝 土施 工配合 比 粉煤灰 砂率 外加剂 坍落度 小石 ：中石 ： 序号 设计指标 级配 水胶比 ( ) ( ) ( c m) 大石 ： 特大石 Z B一 1 A ( ) F S ( 万 ) 1 3 4 1 O 5 7 5 0：5 0 2 2 9 1 O 3 5 3 0 ：3 0：4 0 Cl s o 4 0 F 9 o 2 5 0 W 9 o 1 4 0 4 O 3 O O 7 3 四 2 3 1 O 3 5 2 O：2 0：3 0 ：3 0 4 三F 3 2 1 0 4 6 3 0 ：3 0：4 0 5 3 4 1 O 5 7 5 0：5 0 6 3 0 1 0 3 5 3 0 ：3 0：4 0 C1 8 o 3 5 F9 o 2 5 0 W 9 0 1 2 0 4 5 3 0 O 7 7 四 2 4 1 0 3 5 2 O：2 0：3 0：3 0 8 三F 3 3 1 0 4 6 3 0 ：3 0：4 0 9 3 5 1 O 5 7 5 0：5 0 1 O 3 0 1 O 3 5 3 0 ：3 0 ：4 0 C1 8 o 3 0 F9 o 2 5 0 W 9 0 1 0 O 5 0 3 0 O 7 1 1 四 2 5 1 O 3 5 2 0：2 0：3 0：3 0 1 2 三F 3 3 1 O 4 6 3 0 ：3 0：4 0 注采用绝对体积法计算，原材料：滇西 4 2 5中热水泥，宣威 I 级粉煤灰，左砂系统人工骨料 ，浙江龙游 Z B一1 A缓凝高效减水剂 ，北京利 力 F S引气剂。 5 结束语 目前 ，推荐使用的施工混凝土配合 比已在小湾水电 站工程工程广泛使用，从出机 口混凝土拌和物和易性及 现场施工情况来看，混凝土强度、变形性 能、耐久性 能 和各项 拌和物性 能均满 足技 术要求 ，表 明该 配合 比具有 较高的可行性。混凝土配合 比满足了小湾电站工程对混 凝土性能提出了 “ 高强度 、高极拉、低热、中弹模、不 收缩 ”的要求 。 同时 ，对两种不 同料源组 合骨料的使用积 累了大量经 验，为今后大体积混凝土配合比试验研究提供了新的借鉴。 6 3