云南省某水利工程擠壓邊墻混凝土配合比設(shè)計

高亞威，王 帥

(1.沈陽工學(xué)院，遼寧 撫順 113112； 2.中國水利水電第六工程局有限公司，沈陽 110179)

0 前 言

擠壓邊墻混凝土是混凝土面板堆石壩固坡的一種施工技術(shù)，目前應(yīng)用比較廣泛。其主要施工工藝是與墊層料一同填筑，共同升高，并且做到與大壩填筑同步施工[1]。由于擠壓邊墻混凝土與墊層料一同施工，因而其彈性模量和滲透系數(shù)指標與墊層料接近。所以，為保證其施工質(zhì)量，在施工中對其混凝土配合比應(yīng)進行專門設(shè)計并加以控制。

1 工程概況

該工程位于云南省芒市壩田河(芒市大河右岸支流)流域的上游，由攔河大壩、輸水隧洞、導(dǎo)流泄洪放空隧洞和溢洪道組成；其攔河大壩為混凝土面板堆石壩，該工程主要作用是灌溉，兼顧人畜飲水。

2 設(shè)計指標

擠壓邊墻混凝土的設(shè)計指標見表1。

表1 擠壓邊墻混凝土設(shè)計指標

3 原材料及中間產(chǎn)品質(zhì)量檢測

3.1 水泥

對用于配合比設(shè)計試驗的水泥進行凝結(jié)時間、安定性和膠砂強度、燒失量等指標檢測，該水泥由保山昆鋼嘉華水泥建材有限公司生產(chǎn)的，強度等級為P·O42.5，所抽檢的指標均符合《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007的標準要求。水泥各項性能試驗成果表，見表2。

表2 水泥各項性能試驗成果表

3.2 粉煤灰

對用于配合比試驗的Ⅰ級F類粉煤灰進行需水量比、燒失量、三氧化硫、游離氧化鈣等指標試驗，該粉煤灰由大理誠康再生資源有限公司生產(chǎn)，試驗時摻量為50%，抽檢的各項試驗結(jié)果均符合《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》DL/T5055-2007要求。粉煤灰試驗成果表，見表3。

表3 粉煤灰試驗成果表

3.3 砂石骨料

3.3.1 細骨料

采用芒市風(fēng)平鎮(zhèn)明楊采石場生產(chǎn)的機制砂，所檢測的技術(shù)指標均符合《水工混凝土施工規(guī)范》SL677-2014要求。機制砂試驗成果表，見表4。

表4 機制砂試驗成果表

3.3.2 粗骨料

采用芒市風(fēng)平鎮(zhèn)明楊采石場生產(chǎn)的碎石，小石粒徑為5-20mm，所檢測的技術(shù)指標均符合《水工混凝土施工規(guī)范》SL677-2014及設(shè)計要求。小石物理性能試驗成果表，見表5。

表5 小石物理性能試驗成果表

3.4 外加劑

對用于試驗的KR-12型速凝劑進行凝結(jié)時間、細度、1d抗壓強度以及28d抗壓強度比試驗，速凝劑試驗成果表，見表6。所檢測指標符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》DL/T5100-2014要求，其摻量為5.0%。

表6 速凝劑試驗成果表

3.5 拌和用水

采用施工現(xiàn)場河水進行試配拌和。

4 配合比設(shè)計

根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，擠壓邊墻混凝土配合比在設(shè)計時應(yīng)該考慮的因素有擠壓機壓力的大小以及混凝土的抗壓強度和彈性模量[2]。因而設(shè)計時盡量考慮施工過程中擠壓出的混凝土密實度能夠與墊層料保持一致，且在滿足滲透性要求的基礎(chǔ)上，做到抗壓強度和彈性模量最低，從而保證其能適應(yīng)墊層料的變形，又可以承受一定的荷載和沖擊。

4.1 混凝土配合比設(shè)計

4.1.1 選擇膠凝材料用量

采用同一種骨料分別按3.5%、4.5%、5.5%、6.5%四個膠凝材料用量并摻加速凝劑配置混凝土。對每1種膠凝材料用量，按照最大干密度、最優(yōu)含水率，成型試件，標準養(yǎng)護至規(guī)定齡期后進行立方體抗壓強度試驗并進行分析，得到膠凝材料用量-強度線性關(guān)系、水膠比-強度線性關(guān)系。

4.1.2 確定用水量

依據(jù)《土工試驗規(guī)程》SL237-1999的相關(guān)條款，在室內(nèi)采用輕型擊實儀進行擊實試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果繪制膠凝材料用量與最優(yōu)含水率，膠凝材料用量與最大干密度的關(guān)系曲線，通過曲線確定不同膠凝材料用量混凝土所對應(yīng)的最佳含水率。

4.1.3 材料用量計算

根據(jù)確定的用水量、膠凝材料用量，依據(jù)《水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》DL/5330-2005標準，采用“密度法”計算1m3混凝土中粗、細骨料的用量，其中砂與小石的比例按50∶50考慮，且混凝土密度假定ρd=2300kg/m3。

粗細骨料總量N=ρd-(W+C+F)；細骨料用量S=50%N；粗骨料用量G=N-S。

4.1.4 求出混凝土配合比

4.2 配合比試驗與分析

4.2.1 干密度及含水率試驗

根據(jù)《土工試驗規(guī)程》SL237-1999標準，對不同膠凝材料用量、不同用水量情況下配制的混凝土進行干密度及含水率試驗。不同膠凝材料用量、不同用水量情況下混凝土的干密度及含水率表，見表7，膠凝材料用量與最優(yōu)含水率關(guān)系曲線，見圖1。

表7 不同膠凝材料用量、不同用水量情況下混凝土的干密度及含水率表

圖1 膠凝材料用量與最優(yōu)含水率關(guān)系曲線

根據(jù)表7中的數(shù)據(jù)分別繪制膠凝材料用量與最優(yōu)含水率的關(guān)系曲線，見圖1，膠凝材料用量與最大干密度的關(guān)系曲線，見圖2 。

4.2.2 混凝土抗壓強度、彈性模量及滲透性試驗

根據(jù)《水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》DL/T5330-2005和《混凝土面板堆石壩擠壓邊墻混凝土試驗規(guī)程》DL/5422-2009，通過確定的最優(yōu)含水率進行混凝土的單位用水量、外加劑摻量等計算，進而完成每方混凝土中各種材料用量的計算。1m3混凝土中各種材料用量表，見表8。

圖2 膠凝材料用量與最大干密度關(guān)系曲線

表8 1m3混凝土中各種材料用量表

根據(jù)表8中的數(shù)據(jù)，實驗室內(nèi)進行試拌，試拌量為50L，完成混凝土拌和物性能和力學(xué)性能的試驗檢測工作，即混凝土拌和物的干密度、混凝土立方體試件的1d、7d、28d抗壓強度，混凝土試件的滲透系數(shù)、彈性模量試驗?；炷僚浜媳仍囼灣晒恚姳?。

表9 混凝土配合比試驗成果表

4.2.3 數(shù)據(jù)分析

依據(jù)表9中的數(shù)據(jù)進行膠凝材料用量與強度關(guān)系的回歸分析，進行混凝土的水膠比與強度關(guān)系回歸分析，得到兩條關(guān)系曲線。膠凝材料用量與強度的關(guān)系曲線、混凝土水膠比與強度的關(guān)系曲線見圖3和圖4。

圖3 膠凝材料用量與強度的關(guān)系曲線

圖4 混凝土水膠比與強度的關(guān)系曲線

根據(jù)圖4可以得出，混凝土的水膠比與強度(1d、7d、28d)之間呈線性關(guān)系，即可得到(1)、(2)、(3)式。

fcu.1=-3.05W/(C+F)+9.80 R2=0.9996

(1)

fcu.7=-2.49W/(C+F)+7.45 R2=0.9971

(2)

fcu.28=-1.42W/(C+F)+4.18 R2=0.9964

(3)

4.3 混凝土配合比確定

根據(jù)擠壓邊墻混凝土的配制強度利用式(3)以及《混凝土面板堆石壩擠壓邊墻混凝土試驗規(guī)程》DL/T5422-2009的相關(guān)要求，即配合比應(yīng)按各項技術(shù)指標滿足設(shè)計要求的最小水泥用量加0.5%及最優(yōu)含水率進行計算，能夠得到滿足設(shè)計及有關(guān)標準規(guī)范要求的混凝土配合比[3]。推薦的混凝土配合比表，見表10。

表10 推薦的混凝土配合比表

5 結(jié) 語

混凝土面板堆石壩中的擠壓邊墻是一種具有低強度、低彈模及半透水、連續(xù)的干硬性混凝土墻，是利用機械擠壓力形成墻體，后期會對混凝土面板有較大的約束，使得面板出現(xiàn)裂縫等，因而，應(yīng)嚴格控制其施工配合比以及按照設(shè)計及規(guī)范要求對其性能指標加以控制，本工程擠壓邊墻混凝土配合比在現(xiàn)場施工時效果良好。