貴州都柳江溫寨航電樞紐工程混凝土配合比設計試驗

呂美忠

（廣西中水工程檢測有限公司，廣西 南寧）

0 前言

溫寨航電樞紐工程樞紐主要建筑物有混凝土重力壩、廠房、船閘等，工程使用到的混凝土主要為有抗凍性能和抗滲等級要求的常態混凝土和泵送混凝土，共分為C20至C35四個強度等級。本案通過系統試驗，提出用于整體工程的混凝土配合比，以保證混凝土結構達到設計要求規定的強度和耐久性要求。

1 原材料試驗

1.1 水泥

溫寨航電樞紐主體土建工程水泥采用貴州從江明達水泥有限公司生產的“從豐”牌P·O42.5 水泥。其抗壓強度、抗折強度、比表面積、安定性、凝結時間等常規的物理力學性能試驗結果均滿足國家標準《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）中對P·O42.5 水泥的技術要求。

1.2 粉煤灰

采用貴州海天建材公司生產的粉煤灰，按照《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）對粉煤灰進行常規物理性能檢測，結果表明其品質符合F 類Ⅱ級規范的要求。

1.3 骨料

工程項目所用骨料均為溫寨航電工程砂石系統生產的人工砂和碎石。人工砂常規物理性能指標滿足《水工混凝土施工規范》（SL677-2014）標準中對人工砂的品質要求，評定為中砂。同時在檢測中發現人工砂的含粉量偏大17.8%，接近規范的下限度值，這對普通混凝土的配合比設計是一個不利的影響因素。

粗骨料人工碎石的壓碎值、含泥量為、針片狀含量等關鍵性標檢測結果符合《水工混凝土施工規范》（SL677-2014）中對粗骨料的品質要求。

1.4 減水劑

使用貴州星恒公司生產的聚羧酸類緩凝型高效減水劑，液態成品，從關鍵性控制指標：減水率、泌水率比、抗壓強度比、凝結時間差和含氣量等項目可知，產品符合《水工混凝土外加劑技術規程》（DL/T5100-2014）標準中對緩凝型高效減水劑的技術要求。通過減水劑與水泥的相容性試驗，結果表明相容良好，流動性能好，漿液無速凝、假凝現象。

2 混凝土配合比設計

2.1 配制強度的確定

溫寨航電樞紐工程混凝土配制強度按以下公式進行計算：

fcu，0=fcu,k +1.645σ

fcu，0— 混凝土配制強度（MPa）

fcu,k— 混凝土設計強度等級標準值（MPa）

σ—混凝土強度標準差（MPa）

當中強度保證率采用95%，對應概率度系數t=1.645，混凝土強度標準差σ《按水工混凝土施工規范》（SL677-2014）規范取值，按上述公式得出混凝土配制強度，見表2.1

2.2 骨料組合優化試驗

粗骨料級配組合試驗，按照不同比例混合均勻后進行堆積密度試驗，選取緊密堆積密度最大和最小孔隙率，同時用水量較較小的組合。經過試驗，二級配當時，該組合容重最大、孔隙率最小，試配試驗該組合用水量也較小，因此配合比設計試驗時二級配粗骨料比例為中石：小石=60：40。

表2.1 混凝土配制強度

為保證混凝土的各項物理性能的可靠性，對混凝土一、二級配進行最優砂率的選取。一、二級配均采用0.55 的水膠比，粗骨料為最佳組合級配，采用材料用量，變化砂率的方式進行常態混凝土最優砂率的選擇性試驗。按砂率增減1%的比例進行混凝土試拌試驗，檢測坍落度觀察拌和物的外觀質量、含砂情況、泌水等評定拌和物的和易性。從試驗成果可知，一級配常態混凝土水膠比為0.55 時，最佳砂率為41%，此時混凝土的和易性最好，坍落度最大，容重最重；二級配常態混凝土水膠比為0.55 時，采用37%的砂率混凝土和易性最好，坍落度最大，容重最重，固二級配常態混凝土0.55 水灰比時的最佳砂率。

2.3 混凝土配合比試配

混凝土配合比用水量和最優砂率通過室內試拌確定后，采用摻粉煤灰和摻減水劑“雙摻法”進行混凝土的試配工作。按照不同的強度等級和耐久性要求進行拌和試驗，所有試配混凝土的減水劑摻量均為0.60%，按照不同的粉煤灰摻量來試驗。具體為C20 W6F100 混凝土均摻加20%的粉煤灰，摻加0.60%的減水劑；二級配C25W6F100 混凝土摻加15%的粉煤灰，摻加0.60%的減水劑；一級配C30W6F100混凝土摻加10%的粉煤灰，摻加0.60%的減水劑；一級配C35W6F100 混凝土摻加5%的粉煤灰，摻加0.60%的減水劑；一級配C35W6F100 混凝土摻加5%的粉煤灰，摻加0.60%的減水劑。二級配坍落度按50mm～70mm 控制，一級配坍落度按80mm～100mm 控制，泵送混凝土坍落度按140mm～180mm 控制；有抗凍和抗滲性能要求時，混凝土（抗凍等級為F100）含氣量均按3～5%控制。

2.4 抗壓強度試驗

通過前述的試配拌和參數試驗，建立水膠比和抗壓強度的關系式，以確定混凝土強度等級相應的水膠比。根據混凝土拌和試驗的抗壓強度結果可知，在同一粉煤灰摻量的條件下，混凝土的抗壓強度主要取決于水膠比，水膠比越小，抗壓強度越大；同一水膠比時，粉煤灰摻量越大，混凝土強度越小。

2.5.混凝土耐久性能試驗

本工程中混凝土耐久性主要通過抗凍性能和抗滲性這兩個指標來控制。是評價的重要參數，溫寨航電樞紐工程主體工程混凝土抗凍等級分為F100 和F50 兩級，抗滲等級設計分為W6 和W4 兩級。

提高混凝土抗凍性能最好的方法就通過使用引氣劑，使混凝土含氣量達到3%～5%，且氣泡不連通。在本次試驗中，通過過在減水劑中摻加發泡劑來達到相應的效果。試驗結果表明，選定的混凝土配合比抗凍性能均符合設計要求。

從試配試件中選定的混凝土抗滲性能結果可知，抗滲等級符合設計的要求，而且滲水高度較小，具有良好抗滲性能。經分析，主要原因一個是人工砂中含粉量較大，有利于填充混凝土中的細小孔隙，增加致密性。同時，粉煤灰中活性成分水化后，進一步填充致密減少混凝土孔隙，減少將連通的孔隙，形成封閉的孔隙，隔斷水的參透通道。這雙種因素均對提高混凝土的抗滲等級有著良好的效果，是混凝土高抗滲性能的有利因子。

2.6 混凝土配合比的確定

根據混凝土強度與水膠比的強度曲線，依據強度等級設計指標計算出與配置強度相應的水膠比。在滿足拌和物的工作性能和主要性能參數的前提下，選擇經濟合理的配合比。適當考慮水泥強度波動、原材料細小變化、粉煤灰摻量、取代水泥比例，并充分考慮設計規程中對混凝土抗凍最大水灰比的限制和抗滲性能要求，為保證混凝土的質量，選用略低于計算的水膠比，給出推薦工程使用的配合比如表2.6。

3 結語

根據貴州溫寨航電樞紐主體土建工程所使用的原材料，針對工程混凝土設計強度等級、抗滲和抗凍的性能要求，通過采用摻粉煤灰和摻緩凝高效減水劑的方法，設計出滿足設計指標和施工要求的混凝土配合比，為工程混凝土施工質量控制提供重要的參考依據。目前該工程項目已經接近完工，采用推薦配合比施工的混凝土質量良好，達到配合比設計的目的。

表2.6 混凝土配合比推薦表