出機口和澆筑現場取樣的混凝土抗壓強度對比分析

(黃河勘測規劃設計有限公司，河南 鄭州 450003)

水工混凝土的技術指標要求較多，如抗壓、抗滲、抗凍、極限拉伸值以及抗沖耐磨、抗侵蝕等，在混凝土配合比設計階段，必須通過試驗論證以達到設計指標，確定施工配合比。SL191—2008《水工混凝土結構設計規范》把立方體抗壓強度標準值作為力學指標的基本代表值。在現場混凝土施工中，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鍵作用[1]。

國家標準GB/T 50107—2010《混凝土強度檢驗評定標準》規定了混凝土試件應在澆筑地點抽取。考慮到水工混凝土施工輸送距離較短、輸送設備多種多樣的特點，仍以出機口取樣為主，澆筑地點取樣應不少于出機口取樣數量的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流洞襯砌混凝土做過相關的對比試驗，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場混凝土強度基本不變[2]。本文正是在此基礎之上，結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果進行了歸納整理，對出機口和澆筑現場取樣結果進行了進一步驗證，充實試驗數據上的空白，為其他水利工程混凝土的施工質量評定提供參考依據。

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，壩址右岸現有S236省道經過，距竹山縣城約90km。樞紐以發電為主，兼顧航運、旅游開發等綜合效益。本工程規模屬大(2)型，工程等別為二等。由混凝土面板堆石壩工程、引水發電系統工程、溢洪道工程、發電廠房、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混凝土拌和系統，為各施工單位提供成品混凝土供應，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，混凝土供應方在出機口取樣，施工單位在澆筑現場取樣。工程本身的這種特殊性，為分析出機口和澆筑現場取樣的混凝土試塊抗壓強度結果提供了數據支撐。

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生變化時，混凝土單位用水量應做適當調整；常態混凝土出機口坍落度，二級配混凝土按30～70mm控制，若要求坍落度發生變化，每增減2cm坍落度，混凝土用水量相應增減5kg/m3；混凝土引氣劑摻量根據二級配混凝土含氣達到3.5～4.5%調整使用?；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硅質密實劑及CAL氧化鎂復合型抗裂劑，外加劑相關檢測結果詳見表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過檢驗，檢驗結果均滿足相關規范要求。

表2 減水劑品質檢驗結果

表3 引氣劑品質檢驗結果

表4 密實劑品質指標

表5 抗裂劑品質指標

4 混凝土配制強度

依據《水工混凝土配合比設計規程》(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——混凝土設計強度，MPa；

t——概率度系數；當設計齡期為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

依據設計要求大壩面板混凝土設計標號為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場取樣的混凝土試件抗壓強度對比分析

為保證數據的準確性，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場的取樣數據為基礎。因為面板在澆筑過程中是連續的、不間斷的，在此期間混凝土拌和系統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據進行對比分析(如表8所列)，更具有針對性、比較性，這也是本工程區別于其他工程的一大特點，試驗數據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果(一)

從表中數據可以看出，由于混凝土取樣的隨機性，出機口與澆筑現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《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》(SL 176—2007)，混凝土質量評定標準均為優良。

6 出機口和澆筑現場取樣的混凝土試件抗壓強度進一步分析

表8中的數據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，澆筑單位在澆筑現場隨機取樣，所以，為了更準確地反映兩者之間的關系，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分別在出機口和澆筑現場取樣，試驗結果如表9所列。

表9 混凝土試件抗壓強度對比試驗結果(二)

從上表中針對同一罐車在出機口及澆筑現場的混凝土抗壓強度數據可以看出，混凝土抗壓強度的平均值、標準差、離差系數基本一致，所以可以得出：出機口和澆筑現場取樣對混凝土抗壓強度值的影響很小，驗證了表8中數據得出的結論。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量偏少，但是表8中整個施工過程的數據，能基本反應所得結論的準確性；同時，本次出機口取樣采取的是振動臺成型，澆筑現場采取的是人工插搗成型，均按照《水工混凝土試驗規程》(SL 352—2006)要求成型，拆模后均進行了標準養護，所以還可以從側面得出：兩種混凝土成型方法也不會對混凝土強度產生較大影響，在工程實踐中可以放心使用。

7 結 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，其中一方的試驗數據已經滿足規范要求，并且在驗收過程中只使用了一方的數據，另一方的數據僅僅作為參考，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場取樣總數滿足規范要求即可，不必在出機口和澆筑現場同時取大量試件，造成資源浪費，因為出機口和澆筑現場混凝土試塊強度變化不大，在質量評定時具有同等效力這一結論已經得到廣泛認可。

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場混凝土抗壓強度對比試驗，得到如下結論：

a.出機口和澆筑現場成型的混凝土試塊抗壓強度值基本一致，在質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合，試驗數據共同作為工程驗收依據，節約資源，提高效率。