跑馬坪水電站廠房混凝土配合比設計

張國慶, 楊欽鴻

(中國人民武裝警察部隊水電第十一支隊,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支流——鴨嘴河下游的跑馬坪村,是鴨嘴河干流規劃的第三級水電站。工程區地理位置為北緯 28°10′～ 28°22′,東經 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水電站庫區。依據合同文件及水工混凝土相關規程規范的要求,對跑馬坪水電站廠房混凝土配合比進行了室內試驗。

2 試驗的目的及意義

混凝土施工配合比設計是在滿足設計要求和確保工程質量的前提下,通過調整混凝土配合比的各項參數,在合理的安全儲備下選擇經濟配合比。

3 混凝土主要技術要求

混凝土主要技術要求為 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、機制砂、機制碎石、攀枝花富興粉煤灰廠生產的 II級粉煤灰、山西凱迪 KDNOF-1高效減水劑、KDSF引氣劑和當地水源,原材料質量均滿足規范要求。

5 混凝土配合比室內試驗

5.1 混凝土配制強度

混凝土強度保證率按照 95%考慮,根據《水工混凝土施工規范》(DL/T5144-2001)要求,混凝土配制強度 fcu,0按下式計算:

式中 fcu,k為設計強度;t為概率度系數;σ為標準差。根據選定的強度保證率及標準差計算的各標號混凝土配制強度見表 1。

5.2 粗骨料最佳級配選擇

不同比例的骨料級配與振實密度有直接關系,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配作為最優級配,骨料與緊密密度關系試驗成果見表 2。

骨料的組合容重采用 50∶50。

表1 混凝土配制強度計算表

表2 粗骨料組合容重試驗成果表

5.3 最佳砂率選擇

砂率的大小對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,相對減弱了起潤滑作用的水泥漿層的厚度,拌和物顯得干稠,流動性減小,如需改善混凝土和易性,在保持相同流動度的情況下,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,骨料的空隙就會增大,混凝土拌和物中的砂漿數量不足,流動性、粘聚性、保水性變差,影響混凝土的強度、耐久性以及其它一些性能,所以必需選擇最優砂率。混凝土的最優砂率是指在保證混凝土拌和物具有良好的和易性時用水量較小、拌和物密度較大所對應的砂率。混凝土和易性包括流動性、粘聚性、保水性,一般對坍落度試驗后的混凝土錐體進行綜合評定要求將坍落度控制在設計范圍內。試驗采用 0.45的水灰比、選定的骨料級配、P.O42.5水泥、人工砂石骨料、混凝土坍落度按 50～70mm控制,進行二級配混凝土不同砂率下的坍落度和容重試驗,具體試驗成果見表 3。從試驗成果看,在水膠比為 0.45時,二級配混凝土最優砂率為 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,對于其在施工現場的使用量必須由試驗確定。試驗采用 0.51的水膠比、選定骨料級配、P.O42.5水泥、人工砂石骨料進行二級配混凝土粉煤灰與外加劑不同摻量的坍落度、強度試驗,具體試驗成果見表 4。從試驗成果看,在水膠比為 0.51時,二級配混凝土粉煤灰的摻量為 15%,減水劑摻量為 0.75%時混凝土的強度及和易性最優。

表3 二級配最優砂率選擇試驗成果表

表4 外加劑摻量檢測成果表

5.5 強度與水膠比關系試驗

試驗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的 II級粉煤灰,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過清洗,混凝土拌和物坍落度按 50～70mm控制,試驗成果見表 5。根據混凝土 28 d強度與水膠比的關系,考慮現場施工技術特點,推薦西昌航天水泥配合比編號為 H-01、H-04、H-07、H-10進行混凝土抗凍抗滲成型試驗。

5.6 混凝土抗凍抗滲指標

西昌航天水泥配合比編號為 H-01、H-04、H-07、H-10,抗凍抗滲檢測指標滿足設計要求。

6 推薦配合比

根據以上檢測成果推薦的混凝土施工配合比見表 6。

7 結 語

(1)本配合比在施工過程中應根據原材料的變化對配合比及時進行調整;

(2)本混凝土施工配合比在使用初期應加強對現場施工中的質量控制和混凝土性能的檢測;

(3)混凝土生產中應嚴格控制材料計量和混凝土拌和時間;

(4)試驗過程中減水劑和引氣劑濃度均為100%,現場使用時,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拌和試驗成果表

表6 推薦西昌航天水泥混凝土施工配合比(P.042.5)表