浙江順溪水利樞紐工程混凝土配合比優(yōu)化設計

Word———浙江順溪水利樞紐工程混凝土配合比優(yōu)化設計【摘要】水工混凝土在水利樞紐中所處的位置和工作條件不同，相應的混凝土性能要求也不一樣。因水工建筑物常常受到水的壓力、水流沖刷、凍融與干濕循環(huán)等作用，為使建筑物經(jīng)久耐用、平安堅固，混凝土協(xié)作比設計就顯得極為重要。我們針對平陽順溪工程壩體混凝土的結(jié)構(gòu)特點和設計要求，對原材料進行檢測，確保所用原材料的各項性能滿意要求；在此基礎上，選定水灰比，最小單位用水量、最佳砂率，進行混凝土各項性能試驗。在滿意設計要求的強度、耐久性和施工要求的和易性條件下，進行協(xié)作比優(yōu)化設計，經(jīng)濟合理地選出施工用最佳混凝土協(xié)作比。

【關(guān)鍵詞】配制強度；體積法；抗?jié)B等級；抗凍等級；施工協(xié)作比

1前言

1.1概況

拱壩混凝土承載力大，抗裂性能、耐久性能要求高；壩體混凝土協(xié)作比必需滿意這些要求并具有良好的經(jīng)濟合理性。

設計文件要求壩體混凝土為常態(tài)混凝土，強度等級R90#200，抗?jié)B等級為W8，抗凍等級為F50；坍落度為30-50mm，水泥品種為P?O42.5，石子級配為二級配、三級配、三級配（富漿）、四級配，

2原材料試驗

2.1水泥

2.2粉煤灰

粉煤灰能有效降低混凝土水化熱，大體積混凝土摻粉煤灰已成為防止溫度裂縫的主要措施。依據(jù)就地選購的原則，粉煤灰選用磐石火電廠生產(chǎn)的F類II級粉煤灰，檢測結(jié)果為：細度（0.45?m篩）23.6%，需水量，94%，燒失量5.45%，含水量0.6%，三氧化硫2.27%，密度2.20g/cm3，符合F類Ⅱ級粉煤灰的技術(shù)要求。

2.3外加劑

托付方選用的外加劑為杭州誠啟建材有限公司生產(chǎn)的復配緩凝高效減水劑和松香樹脂類混凝土引氣劑，經(jīng)檢測高效減水劑和引氣劑的減水率、泌水率、含氣量、凝聚時間之差、抗壓強度比等指標均符合《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》的質(zhì)量標準，引氣劑的28d收縮率比為117%，也符合規(guī)程的質(zhì)量標準。

2.4骨料

骨料的品質(zhì)對混凝土性能影響很大，穩(wěn)定性不好的骨料簡單發(fā)生體積變形而導致混凝土局部開裂、剝落、甚至內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞。本工程骨料為壩基開挖料加工成的人工砂和碎石，良好的級配應當是：容重大，孔隙小，總表面積小，施工操作便利，具有良好的抗分別力量。通過緊密密度試驗從中選出密度較大，空隙率較小的骨料配比。二級配為小石：中石40：60；三級配為小石：中石：大石20：30：50；四級配為小石：中石：大石：特大石25：25：20：30。

3混凝土協(xié)作比設計試驗

3.1混凝土配制強度的確定

依據(jù)《水工混凝土協(xié)作比設計規(guī)程》（DL/T5330-2022），混凝土配制強度按下式計算：

fcu.o=fcu.k+tσ（3-1）

式中：fcu.o―混凝土配制強度

fcu.k―混凝土設計齡期立方體抗壓強度標準值MPa；

t概率度系數(shù)為0.84，由給定的保證率P選定

σ混凝土立方體抗壓強度標準差為4MPa

經(jīng)計算混凝土配制強度為21.4MPa。

3.2混凝土協(xié)作比設計基本參數(shù)的選擇

3.2.1水膠比

3.2.2粉煤灰摻量

對于拱壩常態(tài)混凝土，永久建筑物水工混凝土F類粉煤灰的最大摻量不宜超過30%。該工地選用的粉煤灰經(jīng)檢測滿意II級灰標準要求，鑒于同類工程的混凝土強度及耐久性狀況，在壩體混凝土設計中粉煤灰摻量確定為25%。

3.2.3砂率

砂率的選擇：依據(jù)選定的骨料，在水膠比和膠凝材料用量保持不變條件下，通過調(diào)整砂率，使混凝土拌和物和易性最好，這時對應的砂率為最優(yōu)砂率。

3.2.4用水量

混凝土用水量，依據(jù)骨料最大粒徑、坍落度、外加劑、粉煤灰摻量以及最優(yōu)砂率通過試拌確定。

3.2.5減水劑摻量的選擇

外加劑選擇依據(jù)混凝土性能要求、施工需要、并結(jié)合工程選定的混凝土原材料進行適應性試驗，經(jīng)牢靠性論證和技術(shù)經(jīng)濟比較后，選擇合適的外加劑種類和摻量。本次協(xié)作比試驗使用的復配緩凝高效減水劑摻量按廠家推舉摻量選擇0.6%，經(jīng)過試拌與海螺P?O42.5水泥及磐石電廠Ⅱ級粉煤灰適應性較好。

協(xié)作比試驗使用的松香樹脂類混凝土引氣劑摻量，依據(jù)廠家推舉摻量及混凝土含氣量試驗測定的狀況確定。

3.3混凝土試配與結(jié)果分析

混凝土協(xié)作比計算采納體積法，骨料以飽和面干狀態(tài)為基準。試拌方案和試驗結(jié)果見表1。

3.4推舉協(xié)作比

4結(jié)束語

目前，該協(xié)作比從2022年7月起已應用于順溪水利樞紐工程混凝土拱壩施工中。依據(jù)現(xiàn)場