某水利樞紐工程溢洪道抗沖磨混凝土配合比試驗研究

王婭鴻

（貴州黔水科研試驗測試檢測工程有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 溢洪道C40W8F100抗沖磨混凝土配合比試驗研究概述

1.1 工程概況

夾巖水庫包括水源、供水及骨干輸水工程等三大部分。水庫壩址距離畢節市城區約50 km，下游約2 km 有211 省道通過。壩址以上集雨面積4 312 km2。混凝土面板堆石壩布置于河床，開敞式溢洪道、泄洪洞和放空洞布置于左岸；發電引水系統和壩后電站廠房布置于右岸；壩后電站附近陳家大溝布置擋渣壩及排洪涵管和隧洞；上游庫尾伏流段大、中及小天橋處各布置兩條分洪隧洞。混凝土面板堆石壩最大壩高154 m。

水庫正常蓄水位1 323 m，總庫容13.23億m3。工程Ⅰ等屬大⑴型工程。混凝土面板堆石壩、溢洪道、泄洪洞、放空洞、壩后電站取水口、灌溉取水口為1級建筑物。

1.2 混凝土配制強度確定

溢洪道及放空洞等部位，C40二級配混凝土配制強度：

式中：fcu，0為混凝土配制強度48.20 MPa；fcu，k為混凝土28 d齡期的設計抗壓強度40 MPa；t 為保證率系數1.645，由給定的保證率P=95%選定；σ為混凝土強度標準差5 MPa。

1.3 混凝土配合比用水量及砂率確定

試驗采用固定水膠比，調整用水量及砂率拌制混凝土，觀察混凝土的和易性及測定其坍落度。

2 溢洪道C40W8F100抗沖磨混凝土配合比試配試驗

2.1 計算抗沖磨混凝土配合比的各種材料用量

按規范進行混凝土配合比試配試驗。采用絕對體積法計算混凝土配合比，計算各種材料用量如下。

2.1.1 每立方米混凝土膠凝材料用量（mc+mp）

式中：mc+mp為計算配合比膠凝材料用量（kg）；mw為計算配合比用水量（kg）；w/（c+p）為混凝土水膠比。

2.1.2 每立方米混凝土的摻合料用量（mp）

式中：mp為摻合料用量（kg）；Pm為摻合料摻量（%）。

2.1.3 每立方米混凝土的水泥用量（mc）

式中：mc為每立方米混凝土中水泥用量（kg）。

2.1.4 采用絕對體積法計算混凝土配合比時砂、石料用量

式中：mg為每立方米混凝土的石料用量（kg）；ms為每立方米混凝土的砂料用量（kg）；Sv為體積砂率（%）；α為混凝土含氣量；Vs，g為砂、石絕對體積（m3）；ρw為水密度（kg/m3）；ρc為水泥密度（kg/m3）；ρp為摻合料密度（kg/m3）；ρs為砂料飽和面干表觀密度（kg/m3）；ρg為石料飽和面干表觀密度（kg/m3）。

試配配合比按照《水工混凝土試驗規程》水膠比依次增減，變化幅度0.05，砂率相應增減1%，進行配合比試驗。

2.2 混凝土配合比試配及其性能試驗結果

C40W8F100 抗沖磨混凝土采用大壩料場骨料進行了以下三種方案，粗骨料粒徑5～20 mm、20～40 mm 連續兩級配（4∶6）：①方案一：水泥+粉煤灰20%+高效減水劑+骨料。得到配合比試配試驗及性能試驗結果（KCM1F20-0.42、KCM1F20-0.37 及KCM1F20-0.32 三組）。②方案二：水泥+粉煤灰20%+抗沖磨劑+骨料。獲得配合比試配試驗及性能試驗結 果（KCM2F20-0.45、KCM2F20-0.40 及KCM2F20-0.35 三組）。③方案三：水泥+粉煤灰20%+高效減水劑+抗沖磨劑+骨料。可得配合比試配試驗及性能試驗結果（KCM3F20-0.39、KCM3F20-0.34及KCM3F20-0.29三組）。

2.3 混凝土配合比試配試驗的抗壓強度與膠水比曲線關系

圖1 KCM3F20摻抗沖磨劑28 d抗壓強度與膠水比關系圖

2.4 各方案混凝土配合比參考表

根據以上試配試驗結果，按混凝土膠水比與抗壓強度的線性關系，確定滿足設計要求的配合比，見表2。

表2 溢洪道C40W8F100抗沖磨混凝土配合比參考表

3 抗沖磨混凝土配合比復核試驗與推薦配合比

3.1 混凝土配合比復核試驗

根據試配試驗結果，抗壓強度滿足要求的各種方案配合比復核試驗，確定推薦配合比。溢洪道C40W8F100 抗沖磨混凝土復核配合比及各方案復核試驗性能結果（此略）。

3.2 推薦配合比

摻抗沖磨劑提高混凝土抗沖磨強度32.60%；單摻抗沖磨劑不摻高效減水劑混凝土配合比用水量偏大，膠材用量偏高，經濟性較差；混摻高效減水劑與抗沖磨劑，混凝土和易性較好，選用混摻高效減水劑與抗沖磨劑配合比。溢洪道C40W8F100抗沖磨混凝土推薦配合比方案見表3。

表3 混凝土推薦配合比

4 結語

綜上可知，工程概況，混凝土配制強度、配合比最佳砂率及用水量確定方法；計算抗沖磨混凝土配合比的各種材料用量，進行混凝土配合比試拌、混凝土性能研究，選定最優混凝土配合比。經溢洪道抗沖磨常態混凝土各方案配合比復核試驗及性能復核試驗，確定滿足設計施工推薦配合比。