水利工程建筑中混凝土的配合比設計與性能研究

陳利敏

摘要：水利工程作為一種用于控制和調配自然界的地表水和地下水，達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支撐的混凝土結構在提升水利工程穩定性、延長使用壽命等方面起著至關重要的作用。然而，實際施工過程中，水利工程中的混凝土結構由于其特殊的應用環境而易于發生開裂等問題。究其原因，這主要與其流動性較差、脆性較大等有關。此外，在節能環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行充分利用是實現建筑行業可持續發展的重要趨勢，而摻有粉煤灰等的自密實混凝土的配合比設計及其對材料物性指標的影響方面的報道較少。

關鍵詞：水利工程建筑;混凝土配合比;設計性能研究

1、水利工程混凝土施工技術概述

針對水利項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。模板技術能夠為水利項目供給模型，確保后續建筑活動期間創建良好的數據基礎。在使用此項技術過程中，必須特殊重視模板的相關施工，依據所有建筑標準開展施工，從而能夠良好的體現此技術的作用。

在水利項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，在使用鋼筋技術期間必須詳細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定性。灌注技術在水利項目開展澆灌工作中發揮良好的防護效果，在使用此種技術過程中需要依照澆筑標準開展，同時必須針對澆筑環節應用材料的配合比進行規劃。

2、混凝土施工技術在水利水電施工中應用的優勢

混凝土在項目建筑期間應用比較頻繁，其也可叫做砼，一般條件下被水泥當作膠凝材質，把砂石當作骨料，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目建筑中。水利項目建筑期間，應用的混凝土通常是普通混凝土，具有較強的抗腐蝕能力，較高的剛度以及投入資金較少的特點。

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

3、試驗材料與方法

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度等級的自密實混凝土;根據JGJ/T283-2012《自密實混凝土應用技術規程》和GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》計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混凝土的配合比設計，自密實混凝土試件的尺寸為100mm×100mm×100mm。

根據GB/T17431.2-2010《輕集料及其試驗方法》計算表觀密度;根據GB/T50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》測試立方體的壓縮強度。以三組平行試樣的平均值作為測試結果，測試儀器為MTS-810型電液壓力學試驗機，拉伸速率為0.5MPa/s。

4、結果及討論

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

不同水灰比的自密實混凝土的立方體壓縮強度測試結果，分別分析不同強度等級的自密實混凝土在養護時間為7d和28d時的立方體拉伸強度測試結果。對于SCLC30試件，7d壓縮強度先增加后減小，而28d壓縮強度呈現先減小后增大特征;對于SCLC40試件，7d壓縮強度先增加后減小，而28d壓縮強度呈現先減小后增大特征;對于SCLC50試件，7d壓縮強度先增加后減小，而28d壓縮強度呈現先減小后增大特征。在水灰比為0.36時，不同強度等級的自密實混凝土的7d和28d壓縮強度都較高。

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

對于SCLC30試件，7d壓縮強度和28d壓縮強度都表現為逐漸減小特征;對于SCLC40試件，7d壓縮強度和28d壓縮強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壓縮強度和28d壓縮強度也整體呈現逐漸減小特征。綜合而言，在陶粒體積率為0.40時，不同強度等級的自密實混凝土的7d和28d壓縮強度都較高。

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

對于SCLC30試件，7d壓縮強度和28d壓縮強度都表現為逐漸減小特征;對于SCLC40試件，7d壓縮強度和28d壓縮強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壓縮強度和28d壓縮強度也整體呈現逐漸減小特征。綜合而言，在粉煤灰摻量為25%時，不同強度等級的自密實混凝土的7d和28d壓縮強度都較高。

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

5、結束語

綜上所述，對水利工程中自密實混凝土進行了配合比設計，并考察了水灰比、陶粒體積率和粉煤灰摻量對自密實混凝土表觀密度、坍落擴展度和壓縮壓強度的影響。結果表明，隨著水灰比、陶粒體積率和粉煤灰摻量的增加，3種自密實混凝土的表觀密度都表現為逐漸減小，坍落擴展度都表現為逐漸增加特征，且強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混凝土的坍落擴展度越高。優化后SCLC30、SCLC40和SCLC50試件的7d壓縮強度分別為31.6、41.9和48.1MPa，28d壓縮強度分別為38.7、47.8和53.0MPa。

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