出機口和澆筑現(xiàn)場取樣的混凝土抗壓強度對比分析

(黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，河南 鄭州 450003)

水工混凝土的技術(shù)指標要求較多，如抗壓、抗?jié)B、抗凍、極限拉伸值以及抗沖耐磨、抗侵蝕等，在混凝土配合比設(shè)計階段，必須通過試驗論證以達到設(shè)計指標，確定施工配合比。SL191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》把立方體抗壓強度標準值作為力學(xué)指標的基本代表值。在現(xiàn)場混凝土施工中，均以150mm立方體試件的抗壓強度作為主要控制指標。由此可見抗壓強度檢測指標對混凝土工程施工起著關(guān)鍵作用[1]。

國家標準GB/T 50107—2010《混凝土強度檢驗評定標準》規(guī)定了混凝土試件應(yīng)在澆筑地點抽取?？紤]到水工混凝土施工輸送距離較短、輸送設(shè)備多種多樣的特點，仍以出機口取樣為主，澆筑地點取樣應(yīng)不少于出機口取樣數(shù)量的1/10，強度評定時，澆筑地點及出機口的抽樣試件強度具有同等效力[1]。雖然水工混凝土施工規(guī)范認可了澆筑地點及出機口的抽樣試件強度具有同等效力，但是相關(guān)試驗資料并不多，同時不同項目采取的取樣方式不盡相同，中國葛洲壩集團公司的彭先齊針對埃塞俄比亞的泰克則水電站導(dǎo)流洞襯砌混凝土做過相關(guān)的對比試驗，得出了攪拌車運輸過程中，水灰比基本不變的前提下出機口和澆筑現(xiàn)場混凝土強度基本不變[2]。本文正是在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合龍背灣水電站工程混凝土施工過程的具體實例，對混凝土面板在澆筑過程及完成后的試驗結(jié)果進行了歸納整理，對出機口和澆筑現(xiàn)場取樣結(jié)果進行了進一步驗證，充實試驗數(shù)據(jù)上的空白，為其他水利工程混凝土的施工質(zhì)量評定提供參考依據(jù)。

1 工程概述

龍背灣水電站工程位于湖北省十堰市竹山縣柳林鄉(xiāng)蒲溪二村，壩址位于堵河最大支流官渡河中下游，工程對外交通以公路為主，壩址右岸現(xiàn)有S236省道經(jīng)過，距竹山縣城約90km。樞紐以發(fā)電為主，兼顧航運、旅游開發(fā)等綜合效益。本工程規(guī)模屬大(2)型，工程等別為二等。由混凝土面板堆石壩工程、引水發(fā)電系統(tǒng)工程、溢洪道工程、發(fā)電廠房、放空洞工程等組成。水庫正常蓄水位520.0m，水庫最大庫容8.3億m3，電站總裝機2×90MW，電站設(shè)計引用流量170.6m3/s。壩址以上流域面積2155km2，占官渡河流域面積的72.8%。

龍背灣水電站工程設(shè)混凝土拌和系統(tǒng)，為各施工單位提供成品混凝土供應(yīng)，混凝土采用混凝土攪拌運輸車運送，運輸過程中采取遮掩保溫措施，混凝土供應(yīng)方在出機口取樣，施工單位在澆筑現(xiàn)場取樣。工程本身的這種特殊性，為分析出機口和澆筑現(xiàn)場取樣的混凝土試塊抗壓強度結(jié)果提供了數(shù)據(jù)支撐。

2 施工配合比

混凝土配合比以容重法計算，二級配常態(tài)容重為2400kg/m3；混凝土配合比中的砂石骨料均以飽和面干為準，當原材料表面含水率發(fā)生變化時，混凝土單位用水量應(yīng)做適當調(diào)整；常態(tài)混凝土出機口坍落度，二級配混凝土按30～70mm控制，若要求坍落度發(fā)生變化，每增減2cm坍落度，混凝土用水量相應(yīng)增減5kg/m3；混凝土引氣劑摻量根據(jù)二級配混凝土含氣達到3.5～4.5%調(diào)整使用?；炷撩姘迨┕づ浜媳纫姳?。

表1 混凝土面板施工配合比

3 施工用原材料

配合比試驗采用P·O42.5水泥，粉煤灰采用Ⅰ級粉煤灰；細骨料及粗骨料均采用人工砂及碎石，細骨料細度模數(shù)為2.78。通常情況下，相同體積中重量最大、空隙率最小的骨料配比為最佳級配，本配合比粗骨料最佳級配為中石∶小石=55∶45，其振實狀態(tài)下的密度和孔隙率分別為1760kg/m3和36%；減水劑采用NWR緩凝高效減水劑，密實劑、抗裂劑采用SDA硅質(zhì)密實劑及CAL氧化鎂復(fù)合型抗裂劑，外加劑相關(guān)檢測結(jié)果詳見表2～表5；混凝土拌和用水均采用生活用水，以上材料在配合比試驗前均經(jīng)過檢驗，檢驗結(jié)果均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

表2 減水劑品質(zhì)檢驗結(jié)果

表3 引氣劑品質(zhì)檢驗結(jié)果

表4 密實劑品質(zhì)指標

表5 抗裂劑品質(zhì)指標

4 混凝土配制強度

依據(jù)《水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(DL/T5330—2005)，混凝土配制強度按下式計算:

fcu，o=fcu，k+tσ

式中fcu，o——混凝土配制強度，MPa；

fcu，k——混凝土設(shè)計強度，MPa；

t——概率度系數(shù)；當設(shè)計齡期為28d時，抗壓強度保證率P為95%。

σ——混凝土強度標準差，標準差σ值見表6。

表6 標準差σ值

依據(jù)設(shè)計要求大壩面板混凝土設(shè)計標號為C30二級配混凝土，混凝土配置強度見表7。

表7 混凝土配制強度

5 面板C30混凝土出機口及澆筑現(xiàn)場取樣的混凝土試件抗壓強度對比分析

為保證數(shù)據(jù)的準確性，本次分析主要以混凝土面板堆石壩施工過程中出機口和澆筑現(xiàn)場的取樣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。因為面板在澆筑過程中是連續(xù)的、不間斷的，在此期間混凝土拌和系統(tǒng)主要是為面板混凝土供料，其混凝土拌和物的均勻性較宜保證，并且每次試驗前均對混凝土坍落度進行測試，不符合要求的均作不合格料處理。同時由于面板混凝土是分三期澆筑，因此分別對三期的數(shù)據(jù)進行對比分析(如表8所列)，更具有針對性、比較性，這也是本工程區(qū)別于其他工程的一大特點，試驗數(shù)據(jù)相比其他工程更具有代表性。

表8 混凝土試件抗壓強度對比試驗結(jié)果(一)

從表中數(shù)據(jù)可以看出，由于混凝土取樣的隨機性，出機口與澆筑現(xiàn)場取樣混凝土強度值有一定的誤差，但是整體變化不大，強度保證率均在95%以上，根據(jù)《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程》(SL 176—2007)，混凝土質(zhì)量評定標準均為優(yōu)良。

6 出機口和澆筑現(xiàn)場取樣的混凝土試件抗壓強度進一步分析

表8中的數(shù)據(jù)反映了面板混凝土抗壓強度在整個澆筑過程中，出機口和澆筑現(xiàn)場取樣的變化特性，但是鑒于本工程的特殊性，混凝土拌和與澆筑不是同一個單位，拌和單位在出機口隨機取樣，澆筑單位在澆筑現(xiàn)場隨機取樣，所以，為了更準確地反映兩者之間的關(guān)系，在混凝土澆筑過程中，針對同一輛罐車兩個施工單位在一段時間內(nèi)分別在出機口和澆筑現(xiàn)場取樣，試驗結(jié)果如表9所列。

表9 混凝土試件抗壓強度對比試驗結(jié)果(二)

從上表中針對同一罐車在出機口及澆筑現(xiàn)場的混凝土抗壓強度數(shù)據(jù)可以看出，混凝土抗壓強度的平均值、標準差、離差系數(shù)基本一致，所以可以得出：出機口和澆筑現(xiàn)場取樣對混凝土抗壓強度值的影響很小，驗證了表8中數(shù)據(jù)得出的結(jié)論。但是由于在施工過程中，雙方針對同一罐車同時取樣的實施難度較大，所以本次試驗取樣的數(shù)量偏少，但是表8中整個施工過程的數(shù)據(jù)，能基本反應(yīng)所得結(jié)論的準確性；同時，本次出機口取樣采取的是振動臺成型，澆筑現(xiàn)場采取的是人工插搗成型，均按照《水工混凝土試驗規(guī)程》(SL 352—2006)要求成型，拆模后均進行了標準養(yǎng)護，所以還可以從側(cè)面得出：兩種混凝土成型方法也不會對混凝土強度產(chǎn)生較大影響，在工程實踐中可以放心使用。

7 結(jié) 語

由于本工程的特殊性，混凝土拌和與澆筑為兩個施工單位，為了控制混凝土的施工質(zhì)量，本工程要求兩家單位均對混凝土進行取樣，且保證取樣頻次滿足規(guī)范要求，但是在后期單元工程、分部工程，及單位工程驗收過程中，其中一方的試驗數(shù)據(jù)已經(jīng)滿足規(guī)范要求，并且在驗收過程中只使用了一方的數(shù)據(jù)，另一方的數(shù)據(jù)僅僅作為參考，從而在無形中浪費了大量的人力物力，所以本文認為如果有類似本工程的特殊情況，在施工過程中混凝土的出機口和澆筑現(xiàn)場取樣總數(shù)滿足規(guī)范要求即可，不必在出機口和澆筑現(xiàn)場同時取大量試件，造成資源浪費，因為出機口和澆筑現(xiàn)場混凝土試塊強度變化不大，在質(zhì)量評定時具有同等效力這一結(jié)論已經(jīng)得到廣泛認可。

通過龍背灣水電站面板混凝土施工過程中出機口和澆筑現(xiàn)場混凝土抗壓強度對比試驗，得到如下結(jié)論：

a.出機口和澆筑現(xiàn)場成型的混凝土試塊抗壓強度值基本一致，在質(zhì)量評定時具有同等效力。

b.振動臺成型與人工插搗成型對混凝土抗壓強度值影響不大，在施工現(xiàn)場兩種方法可以互補使用。

c.針對混凝土拌和與澆筑獨立的工程，兩者取樣可以相互結(jié)合，試驗數(shù)據(jù)共同作為工程驗收依據(jù)，節(jié)約資源，提高效率。