三峽永久船閘地下輸水系統(tǒng)混凝土配合比設(shè)計(jì)齡期調(diào)整試驗(yàn)小結(jié)

1、三峽永久船閘地下輸水系統(tǒng)混凝土配合比設(shè)計(jì)齡期調(diào)整試驗(yàn)小結(jié)朱文華（三聯(lián)總公司 湖北 宜昌 三峽）摘 要三峽永久船閘地下輸水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)段混凝土施工初期混凝土設(shè)計(jì)齡期為28天，由于三峽工程采用的是人工骨料，混凝土又為泵送混凝土，因而混凝土單位用水量高，從而造成混凝土單位水泥用量高，混凝土水化熱溫升大，由此給溫控防裂帶來了巨大的困難。后根據(jù)永久船閘結(jié)構(gòu)混凝土承受設(shè)計(jì)荷載時(shí)間均在一年以后，可以利用混凝土的后期強(qiáng)度這一特點(diǎn)，將混凝土的設(shè)計(jì)齡期從28天調(diào)整為90天，降低了混凝土溫升，減少了混凝土裂縫的可能性，施工實(shí)踐證明，在以后澆筑的南、北坡混凝土幾乎沒有產(chǎn)生溫度裂縫。根據(jù)結(jié)構(gòu)混凝土承受設(shè)計(jì)荷載時(shí)間，調(diào)整混凝

2、土配合比設(shè)計(jì)齡期，充分利用混凝土的后期強(qiáng)度，這為其它水利施工混凝土配合比設(shè)計(jì)提供了很好的借鑒作用。關(guān)鍵詞混凝土設(shè)計(jì)齡期 后期強(qiáng)度 混凝土溫升 水工結(jié)構(gòu)混凝土 1概述三峽永久船閘輸水系統(tǒng)工程由南坡、中隔墩、北坡三條輸水隧洞和36條豎井組成，隧洞總長(zhǎng)度為5296m，豎井總長(zhǎng)度為2173m，石方總開挖量72萬m3，襯砌混凝土總工程量45萬m3，工期為5年零3個(gè)月。 襯砌混凝土主要為泵送混凝土。豎井和輸水隧洞混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)分別為：二級(jí)配 R28250、R28300，抗凍、抗?jié)B標(biāo)號(hào)均為D150 、S8。三峽永久船閘地下輸水系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)段混凝土施工初期混凝土設(shè)計(jì)齡期為28天，由于三峽工程采用的是人工骨料，混凝

3、土施工手段又為泵送混凝土，因此混凝土單位用水量高，造成單位水泥用量高，混凝土水化溫升大，給溫控防裂帶來了巨大的困難，在混凝土施工初期部分結(jié)構(gòu)混凝土表面出現(xiàn)了溫度裂縫。后根據(jù)永久船閘結(jié)構(gòu)混凝土承受設(shè)計(jì)荷載時(shí)間均在一年以后，可以利用混凝土的后期強(qiáng)度這一特點(diǎn)，將混凝土的設(shè)計(jì)齡期從28天調(diào)整為90天，同時(shí)摻加粉煤灰，利用混凝土的后期強(qiáng)度，降低了混凝土溫升，減少了混凝土裂縫的可能性。施工實(shí)踐證明，在以后澆筑的南、北坡混凝土幾乎沒有產(chǎn)生溫度裂縫。以下就是混凝土配合比設(shè)計(jì)調(diào)整過程及調(diào)整后混凝土絕熱溫升對(duì)比情況。2混凝土原材料2.1水泥：采用石門中熱525硅酸鹽水泥，品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果滿足TGPS 03-1998技

4、術(shù)要求（見表1）。水泥物理性能檢測(cè)結(jié)果 表1水泥品種比重細(xì)度%標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量 %凝結(jié)時(shí)間h:min安定性抗壓強(qiáng)度MPa抗折強(qiáng)度MPa水化熱 （J/g）初凝終凝3d7d28d3d7d28 d3d7d“壩道”牌3.124.026.53:154:30合格34.543.861.06.07.19.72362682.2砂：下岸溪斑狀花崗巖質(zhì)人工砂，品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果滿足TGPS 02-1998技術(shù)要求（見表3）。砂子物理性能檢測(cè)結(jié)果表 表2 比重松散容重kg/m3振實(shí)容重kg/m3吸水率%細(xì)度模數(shù)石粉含量%云母含量%輕物質(zhì)%SO3 %堅(jiān)固性%有機(jī)質(zhì)2.65146116701.112.764.0310.10.13

5、.0合格2.3粗骨料：下岸溪斑狀花崗巖質(zhì)人工碎石，品質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果滿足TGPS 01-1998技術(shù)要求（見表3）。石子物理性能檢測(cè)結(jié)果表 表3粒徑mm比重松散容重kg/m3振實(shí)容重kg/m3含泥量%吸水率%壓碎指標(biāo)%豎固性%有機(jī)物SO3%超徑%遜徑%針片狀%5202.67151016910.450.498.91.0合格0.16.51.67.3820402.71162017450.20.30/1.8合格100JM-II0.619.484.4302.5+7：25+6：151331421281201002.6引氣劑：河北省混凝土外加劑廠生產(chǎn)的DH9型引氣劑，檢驗(yàn)結(jié)果滿足TGPS 05-1998技術(shù)要求（

6、見表6）。DH9引氣劑物理性能檢測(cè)結(jié)果 表6摻量%00減水率%泌水率%60分坍落度損失%含氣量增加%凝結(jié)時(shí)間差 min抗壓強(qiáng)度比 %抗凍比%初凝終凝3d7d28d90d0.58.374504.0 40 5590.48883813003原混凝土配合比設(shè)計(jì)混凝土試驗(yàn)采用L9（34）正交表，試驗(yàn)因素、水平如下表：二級(jí)配混凝土試驗(yàn)因素水平表 表7 因素水平AW/CBF%C10.35020.401030.4520混凝土配合比計(jì)算采用容重法。外加劑使用前均配置成水溶液。粗、細(xì)骨料以飽和面干控制，中、小石比例為50：50，室內(nèi)試驗(yàn)混凝土坍落度控制16-18cm，含氣量控制50.5%?，F(xiàn)將混凝土試驗(yàn)成果分述如

7、下。3.1膠材用量與砂率關(guān)系通過大量混凝土試拌和試驗(yàn)，找出的膠材用量與砂率關(guān)系如下表： 二級(jí)配泵送混凝土膠材用量與砂率關(guān)系表 表8 C+F（kg/m3） F% SP%2753003253503754004254500，1045444342414039382044434241403938 3.2混凝土試驗(yàn)成型主要參數(shù)及試驗(yàn)成果 “壩道”牌中熱硅酸鹽525水泥，試驗(yàn)成果如表9；對(duì)上述試驗(yàn)成果進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如表10?；炷脸尚蛥?shù)及試驗(yàn)成果表 表9W/CF %Sp %M-II %DH9 0/萬坍落度cm含氣量%W kg/m3C kg/m3F kg/m3C+F kg/m3抗壓強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度

8、（MPa）極限拉伸(28d) (10-4)7d28d60d90d7d28d90d0.350390.60.3185.5153437043742.060.862.263.42.623.443.871.320.40420.60.2517.55.3148370037032.449.450.953.32.343.053.401.120.450440.60.25164.3146324032430.143.043.851.41.962.653.170.940.3510400.60.318.65.31483814342332.247.946.647.52.162.882.930.410420.60.2517.

9、25.11452873636328.141.142.543.82.202.743.000.4510440.60.25164.61462863231825.436.741.043.11.452.862.970.3520390.60.35185.01453318341426.739.744.245.31.552.883.140.940.420410.60.319.74.91422867235824.836.039.542.11.252.242.970.880.4520430.60.2174.81402496231124.133.036.238.11.282.142.800.82試驗(yàn)成果回歸分析結(jié)果

10、 表10相關(guān)關(guān)系式相關(guān)系數(shù)剩余方差（MPa）R28=7.985+16.645X10.742X20.9433.216注：以上方程中，X1灰水比，X2粉煤灰摻量（%）3.3混凝土含氣量、坍落度損失試驗(yàn) 混凝土含氣量、坍落度損失試驗(yàn)選擇系列試驗(yàn)中的配合比，水泥使用石門“壩道”牌中熱525，粉煤灰使用珞璜灰，泵送劑用JM-II，引氣劑DH9。試驗(yàn)結(jié)果（見表11）。含氣量、坍落度損失結(jié)果 表11粉煤灰品種W/CF %含氣量測(cè)值(%)坍落度測(cè)值(cm)0分30分60分0分30分60分90分珞璜灰0.352018.717.016.514.10.4204.94.03.619.018.515.813.40.45

11、2018.517.816.012.5 （ 注： 試驗(yàn)環(huán)境溫度25度）3.4混凝土凝結(jié)時(shí)間、泌水率試驗(yàn) 混凝土凝結(jié)時(shí)間、泌水率試驗(yàn)選擇系列試驗(yàn)中的配合比，水泥使用石門“壩道”牌中熱525，粉煤灰使用珞璜灰，外加劑同6.4。試驗(yàn)結(jié)果（見表12）。 混凝土凝結(jié)時(shí)間、泌水率試驗(yàn)結(jié)果 表12粉煤灰品種W/CF %泌水率 %凝結(jié)時(shí)間（h：min）初凝終凝珞璜灰0.35203.714:3016:150.40204.914:4518:250.45205.115:3519:05 （ 注： 試驗(yàn)環(huán)境溫度25度）3.5砼抗凍、抗?jié)B試驗(yàn) 砼抗凍、抗?jié)B試驗(yàn)選擇性的進(jìn)行。水泥使用石門“壩道”牌中熱525，粉煤灰使用珞璜，

12、砼含氣量在45.5%范圍內(nèi)，在系列試驗(yàn)時(shí)選用較大水灰比的配合比成型抗凍、抗?jié)B試件。抗凍、抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果（見表13）。 抗凍試驗(yàn)結(jié)果表 表13W/C F%相對(duì)凍彈摸%重量損失%結(jié)論0.45097.40.07D150合格0.452096.40.2D150合格0.52091.30.36D150合格3.6混凝土施工配合比的確定 據(jù)施工技術(shù)要求和水工混凝土施工規(guī)范，混凝土強(qiáng)度保證率（P）、離差系數(shù)（Cv），以及施工控制水平，確定試配強(qiáng)度Rp，具體參數(shù)（見表14）?；炷僚渲茝?qiáng)度表 表14標(biāo)號(hào)R28250R28300P（%）9090Cv0.180.15K1.31.24Rp32.537.2 綜合分析上述試驗(yàn)資

13、料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工工藝和質(zhì)量控制水平，混凝土施工配合比（見表15）。 調(diào)整前施工配合比 表15混凝土級(jí)配混凝土標(biāo)號(hào)W/CF%Sp %M-II %DH9 0/萬W kg/m3Ckg/m3Fkg/m3C+Fkg/m3二R282500.4520420.60.2514024962311R283000.420410.60.2514529073363注：R28250為豎井施工配合比， R28300輸水隧洞施工配合比4混凝土設(shè)計(jì)齡期調(diào)整后的配合比設(shè)計(jì) 在混凝土施工初期部分結(jié)構(gòu)混凝土表面出現(xiàn)了溫度裂縫，后根據(jù)永久船閘結(jié)構(gòu)混凝土承受設(shè)計(jì)荷載時(shí)間均在一年以后，可以利用混凝土的后期強(qiáng)度這一特點(diǎn)，將混凝土的設(shè)計(jì)齡期從2

14、8天調(diào)整為90天，同時(shí)摻加粉煤灰?；炷僚浜媳日{(diào)整是在原配合比試驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，混凝土強(qiáng)度保證率及配制強(qiáng)度等相關(guān)參數(shù)保持不變，調(diào)整后的混凝土施工配合比（見表16）調(diào)整后施工配合比 表16混凝土級(jí)配混凝土標(biāo)號(hào)W/CF%Sp %M-II %DH9 0/萬W kg/m3Ckg/m3Fkg/m3C+Fkg/m3二R903000.4820440.60.2514023458292R903000.4520430.60.2514024962311注：W/C=0.48為豎井施工配合比，W/C=0.45輸水隧洞施工配合比5混凝土配合比調(diào)整前后絕熱溫升比較水泥水化熱檢驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)，粉煤灰采用珞璜灰，水泥用華新中

15、熱525硅酸鹽水泥。水泥水化熱檢驗(yàn)結(jié)果見表17水泥水化熱檢驗(yàn)結(jié)果表 表17珞璜灰（%）外加劑品種及摻量（%）水化熱（kJ/kg）1d2d3d4d5d6d7d015720423425627028128720JM-II 0.843121160181193201207 由計(jì)算結(jié)果表18可以看出，豎井混凝土的絕熱溫升在調(diào)整前后變化不大，但是節(jié)約膠凝材料19kg/m3；輸水隧洞混凝土的絕熱溫升在調(diào)整前后變化明顯，3天和7天的混凝土絕熱溫升分別降低3.6和4.6，節(jié)約膠凝材料48kg/m3。混凝土配合比調(diào)整后，經(jīng)濟(jì)效果明顯?；炷两^熱溫升計(jì)算結(jié)果表 表18工程部位混凝土標(biāo)號(hào)膠凝材料總量(kg/m3)膠材水

16、化熱（kJ/kg）混凝土絕熱溫升(）3d7d3d7d豎井R2825031116020721.627.9R9030029216020720.226.2平洞R2830036316020725.232.5R9030031116020721.627.9 混凝土絕熱溫升采用T=WQ/cp式計(jì)算，式中各符號(hào)含義及取值如下； W每m3混凝土中膠凝材料用量，按表膠凝材料總量確定； Q每kg膠凝材料水化熱（kJ/kg），20%粉煤灰摻量時(shí)，水化熱取表17中試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算結(jié)果為初始溫度20條件下的推定值； C混凝土的比熱，在計(jì)算時(shí)取0.97（kJ/kg.）； P混凝土容重，取2380kg/m3。6結(jié)語 混凝土設(shè)計(jì)齡期調(diào)整后，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果明顯。施工實(shí)踐也證明，調(diào)整