水利工程建筑中混凝土的配合比設(shè)計(jì)與性能研究

陳利敏

摘要：水利工程作為一種用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利目的而修建的民生工程，作為水利工程的重要基礎(chǔ)支撐的混凝土結(jié)構(gòu)在提升水利工程穩(wěn)定性、延長使用壽命等方面起著至關(guān)重要的作用。然而，實(shí)際施工過程中，水利工程中的混凝土結(jié)構(gòu)由于其特殊的應(yīng)用環(huán)境而易于發(fā)生開裂等問題。究其原因，這主要與其流動(dòng)性較差、脆性較大等有關(guān)。此外，在節(jié)能環(huán)保和固體廢棄物逐漸增多的今天，將粉煤灰、陶粒等原材料加入混凝土中進(jìn)行充分利用是實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要趨勢，而摻有粉煤灰等的自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)及其對材料物性指標(biāo)的影響方面的報(bào)道較少。

關(guān)鍵詞：水利工程建筑;混凝土配合比;設(shè)計(jì)性能研究

1、水利工程混凝土施工技術(shù)概述

針對水利項(xiàng)目建筑期間混凝土建筑流程而言，其通常使用模板、鋼筋、灌注等建筑技術(shù)。模板技術(shù)能夠?yàn)樗?xiàng)目供給模型，確保后續(xù)建筑活動(dòng)期間創(chuàng)建良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在使用此項(xiàng)技術(shù)過程中，必須特殊重視模板的相關(guān)施工，依據(jù)所有建筑標(biāo)準(zhǔn)開展施工，從而能夠良好的體現(xiàn)此技術(shù)的作用。

在水利項(xiàng)目混凝土建筑施工期間鋼筋是主要的原材料，在建筑期間承受了眾多的作用力，在使用鋼筋技術(shù)期間必須詳細(xì)的研究鋼筋承受作用力的極限，保證所有的鋼筋擁有較高的穩(wěn)定性。灌注技術(shù)在水利項(xiàng)目開展?jié)补喙ぷ髦邪l(fā)揮良好的防護(hù)效果，在使用此種技術(shù)過程中需要依照澆筑標(biāo)準(zhǔn)開展，同時(shí)必須針對澆筑環(huán)節(jié)應(yīng)用材料的配合比進(jìn)行規(guī)劃。

2、混凝土施工技術(shù)在水利水電施工中應(yīng)用的優(yōu)勢

混凝土在項(xiàng)目建筑期間應(yīng)用比較頻繁，其也可叫做砼，一般條件下被水泥當(dāng)作膠凝材質(zhì)，把砂石當(dāng)作骨料，融入水和別的材料，依照固定的配比展開攪拌，之后把混合物使用到項(xiàng)目建筑中。水利項(xiàng)目建筑期間，應(yīng)用的混凝土通常是普通混凝土，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，較高的剛度以及投入資金較少的特點(diǎn)。

混凝土依據(jù)自己高抗腐蝕性與投入資金少的特性，其在水利項(xiàng)目建筑期間使用頻率較高。由于混凝土具有較高的作用，部分材質(zhì)不能影響其完整性。若是在水利項(xiàng)目建筑期間，應(yīng)用其他材料，容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，造成材料發(fā)生損壞，鑒于此種情況，若是針對表層開展解決措施，則會(huì)加劇資金的投入，所以其他材質(zhì)的材料不能在水利項(xiàng)目中過多的應(yīng)用。

3、試驗(yàn)材料與方法

以天然河砂、900級頁巖陶粒、水泥（PC32.5、PO42.5）、850級粉煤灰、水、減水劑（WK-2型聚羧酸減水劑）等為原料制備了不同強(qiáng)度等級的自密實(shí)混凝土;根據(jù)JGJ/T283-2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》計(jì)算了不同組分的用量，不同水灰比、陶粒體積率和粉煤灰取代率的自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)，自密實(shí)混凝土試件的尺寸為100mm×100mm×100mm。

根據(jù)GB/T17431.2-2010《輕集料及其試驗(yàn)方法》計(jì)算表觀密度;根據(jù)GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測試立方體的壓縮強(qiáng)度。以三組平行試樣的平均值作為測試結(jié)果，測試儀器為MTS-810型電液壓力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，拉伸速率為0.5MPa/s。

4、結(jié)果及討論

不同水灰比的自密實(shí)混凝土的表觀密度和坍落擴(kuò)展度。從觀密度測試結(jié)果來看，隨著水灰比從0.32增加至0.40，三種自密實(shí)混凝土的表觀密度都表現(xiàn)為逐漸減小特征;從坍落擴(kuò)展度測試結(jié)果來看，隨著水灰比從0.32增加至0.40，三種自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度都表現(xiàn)為逐漸增加特征，且強(qiáng)度等級越低則相同水灰比下的自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度越高。

不同水灰比的自密實(shí)混凝土的立方體壓縮強(qiáng)度測試結(jié)果，分別分析不同強(qiáng)度等級的自密實(shí)混凝土在養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7d和28d時(shí)的立方體拉伸強(qiáng)度測試結(jié)果。對于SCLC30試件，7d壓縮強(qiáng)度先增加后減小，而28d壓縮強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后增大特征;對于SCLC40試件，7d壓縮強(qiáng)度先增加后減小，而28d壓縮強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后增大特征;對于SCLC50試件，7d壓縮強(qiáng)度先增加后減小，而28d壓縮強(qiáng)度呈現(xiàn)先減小后增大特征。在水灰比為0.36時(shí)，不同強(qiáng)度等級的自密實(shí)混凝土的7d和28d壓縮強(qiáng)度都較高。

從密度測試結(jié)果來看，隨著陶粒體積率從0.36增加至0.44，三種自密實(shí)混凝土的表觀密度都表現(xiàn)為逐漸減小特征;從坍落擴(kuò)展度測試結(jié)果來看，隨著水灰比從0.36增加至0.44，三種自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度都表現(xiàn)為逐漸增加特征，且強(qiáng)度等級越低則相同陶粒體積率下的自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度越高。

對于SCLC30試件，7d壓縮強(qiáng)度和28d壓縮強(qiáng)度都表現(xiàn)為逐漸減小特征;對于SCLC40試件，7d壓縮強(qiáng)度和28d壓縮強(qiáng)度隨著粗骨料體積摻量的變化趨勢與SCLC30試件相似;對于SCLC50試件，7d壓縮強(qiáng)度和28d壓縮強(qiáng)度也整體呈現(xiàn)逐漸減小特征。綜合而言，在陶粒體積率為0.40時(shí)，不同強(qiáng)度等級的自密實(shí)混凝土的7d和28d壓縮強(qiáng)度都較高。

隨著粉煤灰摻量從15%增加至35%，三種自密實(shí)混凝土的表觀密度都表現(xiàn)為逐漸減小特征;從坍落擴(kuò)展度測試結(jié)果來看，隨著粉煤灰摻量從15%增加至35%，三種自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度都表現(xiàn)為逐漸增加特征，且強(qiáng)度等級越低則相同粉煤灰摻量下的自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度越高。

對于SCLC30試件，7d壓縮強(qiáng)度和28d壓縮強(qiáng)度都表現(xiàn)為逐漸減小特征;對于SCLC40試件，7d壓縮強(qiáng)度和28d壓縮強(qiáng)度隨著粉煤灰摻量的變化趨勢與SCLC30試件相似;對于SCLC50試件，7d壓縮強(qiáng)度和28d壓縮強(qiáng)度也整體呈現(xiàn)逐漸減小特征。綜合而言，在粉煤灰摻量為25%時(shí)，不同強(qiáng)度等級的自密實(shí)混凝土的7d和28d壓縮強(qiáng)度都較高。

優(yōu)化后SCLC30、SCLC40和SCLC50試件的表觀密度分別為每立方米1857kg、1866kg和1885kg，坍落擴(kuò)展度分別為710mm、700mm和680mm，7d壓縮強(qiáng)度分別為31.6MPa、41.9MPa和48.1MPa，28d壓縮強(qiáng)度分別為38.7MPa、47.8MPa和53.0MPa。對比分析可知，自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度等級越高，對應(yīng)的表觀密度越大、坍落擴(kuò)展度越小、7d和28d壓縮強(qiáng)度越大。

5、結(jié)束語

綜上所述，對水利工程中自密實(shí)混凝土進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，并考察了水灰比、陶粒體積率和粉煤灰摻量對自密實(shí)混凝土表觀密度、坍落擴(kuò)展度和壓縮壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，隨著水灰比、陶粒體積率和粉煤灰摻量的增加，3種自密實(shí)混凝土的表觀密度都表現(xiàn)為逐漸減小，坍落擴(kuò)展度都表現(xiàn)為逐漸增加特征，且強(qiáng)度等級越低則相同水灰比、陶粒體積率和粉煤灰摻量下的自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度越高。優(yōu)化后SCLC30、SCLC40和SCLC50試件的7d壓縮強(qiáng)度分別為31.6、41.9和48.1MPa，28d壓縮強(qiáng)度分別為38.7、47.8和53.0MPa。

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