草街航電樞紐工程混凝土配合比設計

劉振山，李得力

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

1 混凝土技術指標

本工程混凝土設計標號（28 d齡期）主要有C10、C15、C20、C25、C30和部分C40抗沖耐磨及C20噴射混凝土，其中部分混凝土有抗滲抗凍要求，對混凝土骨料級配、坍落度以及強度保證率等質量指標亦作了明確的規定[1]。混凝土設計技術要求與指標詳見表1。

表1 混凝土技術指標Table 1 Concrete technical indicator

2 原材料

水泥：重慶市富豐水泥廠生產的P.O42.5水泥。

粉煤灰：重慶市華能珞璜電廠II級灰。

細集料：馬鞍山生產機制砂。

粗集料：馬鞍山生產的級配碎石，粒徑為5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～150mm。

外加劑：成都安力建材有限責任公司生產的高效減水劑。

拌合及養護用水：嘉陵江水。

混凝土原材料各項物理性能均滿足工程施工要求。

3 配合比設計

為滿足草街航電樞紐工程混凝土施工要求，進行混凝土配合比設計參數的優選試驗。

3.1 骨料級配

石子按粒徑依次分為5～20 mm、20～40 mm、40～80mm、80～150mm四個粒級。試驗以骨料級配的緊密堆積密度最大作為最佳骨料級配的選擇原則。骨料最佳級配及空隙率試驗結果見表2。

表2 粗骨料最佳級配試驗結果Table2 Optimum gradation test resultsof coarse aggregate

由表2可知：骨料四級配、三級配、二級配的最佳級配為：

四級配 80～150mm∶40～80mm∶20～40mm∶5～20mm=35∶25∶20∶20；

三級配 40～80mm∶20～40mm∶5～20 mm=50∶20∶30；

二級配 20～40 mm∶5～20mm=60∶40。

3.2 砂率

混凝土合理的砂率值是根據骨料品種、品質、粒徑、水膠比和砂的細度模數等通過試驗進行確定。為簡化試驗，采用固定水灰比、用水量，改變砂率，測定其和易性和抗壓強度的方法。以混凝土坍落度最大、和易性最好、抗壓強度最高的砂率值為混凝土的最佳砂率，并在配合比試拌過程中根據實際情況進行相應的調整，試驗結果見表3。

從表3的試驗結果可知，當水膠比為0.45、粉煤灰摻量為25%、外加劑摻量0.6%時，最佳砂率為：二級配34%，三級配30%，四級配26%。

表3 混凝土最佳砂率試驗結果Table 3 The best concrete sand ratio test results

3.3 配制強度

混凝土的配制強度按照DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規范》中的有關公式進行計算[2]，公式如下：

式中：fcu，0為混凝土的配制強度，MPa；fcu，k為混凝土設計齡期的強度標準值，MPa；t為概率度系數，依據保證率P選定，本工程P=95%；δ為混凝土強度標準差，MPa。

本工程各種混凝土的配制強度見表4。

表4 混凝土配制強度Table4 Strength of concrete configuration

3.4 水膠比

根據設計混凝土強度等級及要求，對應不同水膠比情況下的抗壓強度進行試驗，找出水膠比與抗壓強度的關系，以確定不同混凝土強度等級的配制強度時的水膠比。試驗中混凝土的坍落度控制在5～7 cm之間，外加劑摻量為膠凝材料的0.6%。水膠比與抗壓強度的關系試驗結果及關系式見表5、表6。

表5 混凝土水膠比與抗壓強度的關系試驗結果表Table 5 Test resultsof the relation between concretewater-binder ratio and com pressive strength

表6 混凝土水膠比與抗壓強度的關系Table6 The relation between concretewater-binder ratio and compressive strength

3.5 用水量

在滿足混凝土和易性（坍落度）的條件下，根據水灰比、粗骨料級配、砂子細度模數、摻合料及外加劑摻量的影響，通過試驗確定單位用水量。

4 配合比

最終確定混凝土施工配合比見表7[3]。

表7 混凝土施工配合比Table7 Concrete constructionm ixture ratio

5 結語

1）通過現場近萬組的抽檢結果表明，本工程設計的混凝土配合比強度等級滿足設計要求，28 d強度保證率均在95%以上。

2） DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規范》中，人工砂石粉是指小于0.16 mm的顆粒，經過本工程實際應用證明，石粉含量在6%～18%，可顯著改善混凝土的和易性及黏聚性。

3）在混凝土配制過程中，采用高粉煤灰摻量和緩凝高效減水劑，能顯著降低混凝土中的水泥含量，減少混凝土的發熱量，降低混凝土絕熱溫升和延緩溫峰出現時間，可顯著提高混凝土的抗裂能力。

4）草街航電樞紐工程混凝土強度等級按28 d齡期設計，配合比設計采用高摻粉煤灰，而粉煤灰摻合料二次水化出現在28 d以后，如混凝土28 d強度滿足設計要求，則90 d強度會超標。對施工期相對較長的水利水電工程，如采用90 d齡期設計，可大幅度降低同標號混凝土配合比中膠凝材料的用量，對控制施工成本及大體積混凝土產生溫度裂縫都是非常有利的。

5）草街航電樞紐工程混凝土設計的抗滲、抗凍等級均較低，無須額外摻加外加劑便能滿足設計要求，如在有條件的情況下摻入引氣劑既可改善混凝土的工作性與和易性，又能提高混凝土的抗滲及抗凍性能。

[1]中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司.重慶市嘉陵江航運開發草街航電樞紐船閘工程工程初步設計[R].2004.Power China Chengdu Engineering Co.,Ltd.Primary design of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigationpower junction lock project[R].2004.

[2]DL/T 5144—2001，水工混凝土施工規范[S].DL/T 5144—2001,Specifications for hydraulic concrete construction[S].

[3]中交第一航務工程局有限公司.重慶市嘉陵江航運開發草街航電樞紐工程混凝土配合比設計總報告[R].2008.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.General report on concretemix design of Chongqing Jialing River shipping development Caojienavigation-power junction project[R].2008.