浙江顺溪水利枢纽工程混凝土配合比优化设计

【摘 要】水工混凝土在水利枢纽中所处的位置和工作条件不同，相应的混凝土性能要求也不一样。因水工建筑物经常受到水的压力、水流冲刷、冻融与干湿循环等作用，为使建筑物经久耐用、安全牢固，混凝土配合比设计就显得极为重要。我们针对平阳顺溪工程坝体混凝土的结构特点和设计要求，对原材料进行检测，确保所用原材料的各项性能满足要求；在此基础上，选定水灰比，最小单位用水量、最佳砂率，进行混凝土各项性能试验。在满足设计要求的强度、耐久性和施工要求的和易性条件下，进行配合比优化设计，经济合理地选出施工用最佳混凝土配合比。

【关键词】配制强度；体积法；抗渗等级；抗冻等级；施工配合比

1 前言

1.1 概况

拱坝混凝土承载力大，抗裂性能、耐久性能要求高；坝体混凝土配合比必须满足这些要求并具有良好的经济合理性。

设计文件要求坝体混凝土为常态混凝土，强度等级R90#200，抗渗等级为W8，抗冻等级为F50；坍落度为30-50mm，水泥品种为P・O42.5，石子级配为二级配、三级配、三级配（富浆）、四级配，

2 原材料试验

2.1 水泥

2.2 粉煤灰

粉煤灰能有效降低混凝土水化热，大体积混凝土掺粉煤灰已成为防止温度裂缝的主要措施。根据就地采购的原则，粉煤灰选用磐石火电厂生产的F类II级粉煤灰，检测结果为：细度（0.45?m筛）23.6%，需水量，94%，烧失量5.45%，含水量0.6%，三氧化硫2.27%，密度2.20g/cm3 ，符合F类Ⅱ级粉煤灰的技术要求。

2.3 外加剂

委托方选用的外加剂为杭州诚启建材有限公司生产的复配缓凝高效减水剂和松香树脂类混凝土引气剂，经检测高效减水剂和引气剂的减水率、泌水率、含气量、凝结时间之差、抗压强度比等指标均符合《水工混凝土外加剂技术规程》的质量标准，引气剂的28d收缩率比为117%，也符合规程的质量标准。

2.4 骨料

骨料的品质对混凝土性能影响很大，稳定性不好的骨料容易发生体积变形而导致混凝土局部开裂、剥落、甚至内部结构破坏。本工程骨料为坝基¢开挖料加工成的人工砂和✞碎石，良好的级配应当是：容重大，孔隙小，总表面积小，施工操作方便，具有良好的抗分离能力。通过紧密密度试验从中选出密度较大，空隙率较小的骨料配比。二级配为小石：中石40：60；三级配为小石：中石：大石20：30：50；四级配为小石：中石：大石：特大石25：25：20：30。

3 混凝土配合比设计试验

3.1 混凝土配制强度的确定

根据《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005），混凝土配制强度按下式计算：

fcu.o=fcu.k+tσ （3-1）

式中：fcu.o―混凝土配制强度

fcu.k―混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值 MPa；

t---概率度系数为0.84，由给定的保证率P选定

σ---混凝土立方体抗压强度标准差为4MPa

经计算混凝土配制强度为21.4MPa。

3.2 混凝土配合比设计基本参数的选择

3.2.1 水胶比

3.2.2 粉煤灰掺量

对于拱坝✫常态混凝土，永久建筑物水工混凝土F类粉煤灰的最大掺量不宜超过30%。该工地选用的粉煤灰经检测满足II级灰标准要求，鉴于同类工程的混凝土强度及耐久性情况，在坝体混凝土设计中粉煤灰掺量确定为25%。

3.2.3 砂率

砂率的选择：根据选定的骨料，在水胶比和胶凝材料用量保持不变条件下，通过调整砂率，使混凝土拌和物和易性最好，这时对应的砂率为最优砂率。

3.2.4 用水量

混凝土用水量，根据骨料最大粒径、坍落度、外加剂、粉煤灰掺量以及最优砂率通过试拌确定。

3.2.5 减水剂掺量的选择

外加剂选择根据混凝土性能要求、施工需要、ท并结合工程选定的混凝土原材料进行适应性试验，经可靠性论证和技术经济比较后，选择合适的外加剂种类和掺量。本次配合比试验使用的复配缓凝高效减水剂掺量按厂家推荐掺量选择0.6%，经过试拌与海螺P・O42.5水泥及磐石电厂Ⅱ级粉煤灰适应性较好。

配合比试验使用的松香树脂类混凝土引气剂掺量，根据厂家推荐掺量及混凝土含气量试验测定的情况确定。

3.3 混凝土试配与结果分析

混凝土配合比计算采用体积法，骨料以饱和面干状态为基准。试拌方案和试验结果见表1。

3.4 推荐配合比

4 结束语

目前，该配合比从2011年7月起已应用于顺溪水利枢纽工程混凝土拱坝施工中。根据现场试验室的检测结果反馈，采用该配合比的混凝土各项检测结果均符合设计的技术要求，和易性也满足施工要求；此外，每方混凝土的水泥用量比投标文件中的预算降低了15kg，降低了施工成本，提高了经济效益；☤达到了良好的效果。

参考文献：

[2]刘数华.《混凝土配合比设计》.中国建材工业出版社，2009（6）.

[3]徐定华，冯文远.《混凝土材料实用指南》.中国建材工业出版社，2005（1）.

[4]李崇智.《建筑材料》.清华大学出版社，2012（1）.

[5]周孝正.《水工混凝土》 中国建材出版社，2005（6）.

[6]DL/T5330-2005，《水工混凝土配合比设计规程》.中国电力出版社，2006（4）.

[7]DL/T5055-2007，《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》.中国电力出版社，2007（12）.