旬陽水電站工程混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用

仝魯美

（大唐陜西發(fā)電有限公司旬陽水力發(fā)電廠，陜西 旬陽725700）

1 工程概況

旬陽水電站位于陜西省安康市漢江干流上，是漢江上游干流梯級開發(fā)規(guī)劃的第五個(gè)梯級電站，上距已建安康水電站65 km，下距已建蜀河水電站55 km及已建丹江口水電站約200 km。旬陽水電站總裝機(jī)容量為320 MW，安裝4臺(tái)單機(jī)容量為80 MW的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)組，年發(fā)電量8.59億kW·h。電站樞紐由攔河壩、河床式電站廠房、開關(guān)樓和垂直升船機(jī)等建筑物組成，工程為Ⅱ等大（2）型工程，主要建筑物為2級建筑物。

旬陽水電站初期混凝土施工中，存在有外加劑超耗量大、混凝土坍損快、施工和易性較差、C40混凝土難以配制和混凝土配料成本高等問題，需要對混凝土原材料進(jìn)行優(yōu)選，并對混凝土施工配合比進(jìn)行優(yōu)化，以滿足現(xiàn)場混凝土施工的要求。

2 混凝土設(shè)計(jì)要求

旬陽水電站工程混凝土設(shè)計(jì)及施工技術(shù)指標(biāo)要求見表1。

3 混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)

混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是在滿足建筑物強(qiáng)度及耐久性要求的前提下，配制出具有較好施工性能和經(jīng)濟(jì)性能的混凝土。

3.1 水泥

采用安康市堯柏水泥有限公司生產(chǎn)的堡壘牌42.5中熱硅酸鹽水泥（以下簡稱堯柏水泥），檢測結(jié)果見表2，水泥品質(zhì)指標(biāo)滿足《中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥》（GB/T 200-2017）的技術(shù)要求。

3.2 粉煤灰

通過優(yōu)選，采用陜西華電蒲城發(fā)電有限責(zé)任公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰，檢測結(jié)果見表3，其品質(zhì)指標(biāo)滿足《水工混凝土摻用粉煤灰應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（DL/T 5055-2007）II級粉煤灰技術(shù)要求，其中需水量比為94%，對降低混凝土單位用水量有利。

3.3 外加劑

通過招標(biāo)優(yōu)選出了江蘇蘇博特新材料股份有限公司的SBTJM-Ⅱ型緩凝高效減水劑和GYO-1引氣劑，做為混凝土外加劑；外加劑品質(zhì)檢測結(jié)果見表4～表5，檢驗(yàn)結(jié)果表明，緩凝高效減水劑和引氣劑的品質(zhì)指標(biāo)均滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，SBTJM-Ⅱ型緩凝高效減水劑的減水率＞20%，對于控制混凝土單位用水量有利。

表1 混凝土設(shè)計(jì)及施工技術(shù)指標(biāo)

表2 水泥主要性能檢測結(jié)果

表3 粉煤灰品質(zhì)檢測結(jié)果

表4 減水劑品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果

表5 引氣劑品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果

3.4 骨料

試驗(yàn)用粗細(xì)骨料均采用由設(shè)計(jì)規(guī)劃的漢江仙灘料場生產(chǎn)的天然骨料篩分而成，骨料檢測結(jié)果各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均滿足《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T 5144-2015）標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.5 混凝土配合比優(yōu)化試驗(yàn)

按照設(shè)計(jì)提出的混凝土配合比設(shè)計(jì)選擇的主要參數(shù)，進(jìn)行常態(tài)混凝土、溜槽混凝土、泵送混凝土及碾壓混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)化配合比參數(shù)見表6。

表6 推薦混凝土配合比

4 工程應(yīng)用及效益分析

優(yōu)化混凝土配合已在旬陽水電站工程得到成功應(yīng)用，混凝土施工性能優(yōu)良，通過對各種類混凝土進(jìn)行現(xiàn)場抽檢，混凝土各項(xiàng)性能檢測結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，按現(xiàn)場原材料價(jià)格及工程剩余工程量綜合計(jì)算，以原配合比為參照，混凝土配合比優(yōu)化前后單價(jià)及價(jià)差分析見表7。

表7 混凝土配合比優(yōu)化前后單價(jià)及價(jià)差分析表

表7可以看出，采用優(yōu)化配合比后每方混凝土加權(quán)平均價(jià)差為18.96元；通過外加劑優(yōu)選與配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用優(yōu)化配合比后主材節(jié)約分析見表8。

表8 優(yōu)化配合比混凝土主材節(jié)約分析表

表8可以看出，通過配合比優(yōu)化，推算可節(jié)約水泥用量約30 kg/m3左右，計(jì)2.65萬t，節(jié)約水泥成本15%左右；節(jié)約粉煤灰1.29萬t，節(jié)約減水劑756 t，節(jié)約引氣劑85 t，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。在節(jié)約主材的同時(shí)，每方混凝土由于減少了膠凝材料用量，還可降低混凝土溫升約4℃～6℃，有效減少了溫度裂縫，降低溫控成本和維修成本，進(jìn)一步提高混凝土技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性能。

5 結(jié)語

通過原材料優(yōu)選及混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，表明在相同試驗(yàn)條件下，優(yōu)化前三級配常態(tài)混凝土單位用水量為120 kg/m3，優(yōu)化后混凝土單位用水量為105 kg/m3，較優(yōu)化前減少用水量15 kg/m3；優(yōu)化前二級配混凝土單位用水量為132 kg/m3，優(yōu)化后用水量為120 kg/m3，較優(yōu)化前減少用水量12 kg/m3。混凝土的單位用水量的降低，不僅節(jié)約了混凝土主材，還對混凝土的溫升帶來益處，同時(shí)也對混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能有利。

截至2020年8月，旬陽水電站工程共施工澆筑混凝土65.5萬m3，混凝土剩余量46萬m3左右，采用優(yōu)化的混凝土配合比后將取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。