跑馬坪水電站廠房混凝土配合比設(shè)計(jì)

張國(guó)慶, 楊欽鴻

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第十一支隊(duì),四川成都 610036)

1 工程概況

跑馬坪水電站位于四川省木里縣雅礱江中游右岸一級(jí)支流——鴨嘴河下游的跑馬坪村,是鴨嘴河干流規(guī)劃的第三級(jí)水電站。工程區(qū)地理位置為北緯 28°10′～ 28°22′,東經(jīng) 101°05′～ 101°23′之間。本工程前池引水樞紐與煙崗水電站尾水相接,電站廠址位于鴨嘴河河口上游約 1.2km的雅礱江右岸山坡上,其尾水入雅礱江錦屏一級(jí)水電站庫區(qū)。依據(jù)合同文件及水工混凝土相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求,對(duì)跑馬坪水電站廠房混凝土配合比進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)的目的及意義

混凝土施工配合比設(shè)計(jì)是在滿足設(shè)計(jì)要求和確保工程質(zhì)量的前提下,通過調(diào)整混凝土配合比的各項(xiàng)參數(shù),在合理的安全儲(chǔ)備下選擇經(jīng)濟(jì)配合比。

3 混凝土主要技術(shù)要求

混凝土主要技術(shù)要求為 C15W8F150、C20W8F150、C2W8F150、C30F150。

4 原材料

跑馬坪水電站廠房混凝土原材料采用西昌航天 P.O42.5袋裝普通硅酸鹽水泥、機(jī)制砂、機(jī)制碎石、攀枝花富興粉煤灰廠生產(chǎn)的 II級(jí)粉煤灰、山西凱迪 KDNOF-1高效減水劑、KDSF引氣劑和當(dāng)?shù)厮?原材料質(zhì)量均滿足規(guī)范要求。

5 混凝土配合比室內(nèi)試驗(yàn)

5.1 混凝土配制強(qiáng)度

混凝土強(qiáng)度保證率按照 95%考慮,根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T5144-2001)要求,混凝土配制強(qiáng)度 fcu,0按下式計(jì)算:

式中 fcu,k為設(shè)計(jì)強(qiáng)度;t為概率度系數(shù);σ為標(biāo)準(zhǔn)差。根據(jù)選定的強(qiáng)度保證率及標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算的各標(biāo)號(hào)混凝土配制強(qiáng)度見表 1。

5.2 粗骨料最佳級(jí)配選擇

不同比例的骨料級(jí)配與振實(shí)密度有直接關(guān)系,密度越大,空隙率越小,所需填充包裹的砂漿越少,故常把緊密密度最大的骨料級(jí)配作為最優(yōu)級(jí)配,骨料與緊密密度關(guān)系試驗(yàn)成果見表 2。

骨料的組合容重采用 50∶50。

表1 混凝土配制強(qiáng)度計(jì)算表

表2 粗骨料組合容重試驗(yàn)成果表

5.3 最佳砂率選擇

砂率的大小對(duì)混凝土的和易性和用水量有很大的影響。砂率過大,骨料的比表面積增大,相對(duì)減弱了起潤(rùn)滑作用的水泥漿層的厚度,拌和物顯得干稠,流動(dòng)性減小,如需改善混凝土和易性,在保持相同流動(dòng)度的情況下,則需要增加水泥漿的用量,即增加水和水泥的用量,從而提高了成本。砂率過小,骨料的空隙就會(huì)增大,混凝土拌和物中的砂漿數(shù)量不足,流動(dòng)性、粘聚性、保水性變差,影響混凝土的強(qiáng)度、耐久性以及其它一些性能,所以必需選擇最優(yōu)砂率?；炷恋淖顑?yōu)砂率是指在保證混凝土拌和物具有良好的和易性時(shí)用水量較小、拌和物密度較大所對(duì)應(yīng)的砂率。混凝土和易性包括流動(dòng)性、粘聚性、保水性,一般對(duì)坍落度試驗(yàn)后的混凝土錐體進(jìn)行綜合評(píng)定要求將坍落度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。試驗(yàn)采用 0.45的水灰比、選定的骨料級(jí)配、P.O42.5水泥、人工砂石骨料、混凝土坍落度按 50～70mm控制,進(jìn)行二級(jí)配混凝土不同砂率下的坍落度和容重試驗(yàn),具體試驗(yàn)成果見表 3。從試驗(yàn)成果看,在水膠比為 0.45時(shí),二級(jí)配混凝土最優(yōu)砂率為 38%。

5.4 外加劑摻量選擇

粉煤灰與外加劑在混凝土中相互影響,因此,對(duì)于其在施工現(xiàn)場(chǎng)的使用量必須由試驗(yàn)確定。試驗(yàn)采用 0.51的水膠比、選定骨料級(jí)配、P.O42.5水泥、人工砂石骨料進(jìn)行二級(jí)配混凝土粉煤灰與外加劑不同摻量的坍落度、強(qiáng)度試驗(yàn),具體試驗(yàn)成果見表 4。從試驗(yàn)成果看,在水膠比為 0.51時(shí),二級(jí)配混凝土粉煤灰的摻量為 15%,減水劑摻量為 0.75%時(shí)混凝土的強(qiáng)度及和易性最優(yōu)。

表3 二級(jí)配最優(yōu)砂率選擇試驗(yàn)成果表

表4 外加劑摻量檢測(cè)成果表

5.5 強(qiáng)度與水膠比關(guān)系試驗(yàn)

試驗(yàn)用水泥采用西昌航天 P.O42.5水泥,外加劑采用山西凱迪 KDNOF-1高效減水劑和KDSF引氣劑,粉煤灰采用攀枝花富興粉煤灰廠生產(chǎn)的 II級(jí)粉煤灰,粉煤灰摻量為 15%,減水劑摻量為 0.75%,引氣劑摻量為 0.02%,骨料級(jí)配采用小石∶中石 =50∶50,所用骨料中超遜徑顆粒均已篩除并經(jīng)過清洗,混凝土拌和物坍落度按 50～70mm控制,試驗(yàn)成果見表 5。根據(jù)混凝土 28 d強(qiáng)度與水膠比的關(guān)系,考慮現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)特點(diǎn),推薦西昌航天水泥配合比編號(hào)為 H-01、H-04、H-07、H-10進(jìn)行混凝土抗凍抗?jié)B成型試驗(yàn)。

5.6 混凝土抗凍抗?jié)B指標(biāo)

西昌航天水泥配合比編號(hào)為 H-01、H-04、H-07、H-10,抗凍抗?jié)B檢測(cè)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

6 推薦配合比

根據(jù)以上檢測(cè)成果推薦的混凝土施工配合比見表 6。

7 結(jié) 語

(1)本配合比在施工過程中應(yīng)根據(jù)原材料的變化對(duì)配合比及時(shí)進(jìn)行調(diào)整;

(2)本混凝土施工配合比在使用初期應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工中的質(zhì)量控制和混凝土性能的檢測(cè);

(3)混凝土生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制材料計(jì)量和混凝土拌和時(shí)間;

(4)試驗(yàn)過程中減水劑和引氣劑濃度均為100%,現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí),引氣劑宜配制成 1%濃度的溶液使用。

表5 西昌航天水泥混凝土室內(nèi)拌和試驗(yàn)成果表

表6 推薦西昌航天水泥混凝土施工配合比(P.042.5)表