广东水电二局股份有限公司 广东广州 511340
摘要：本文根据黄花寨水电站工程设计技术要求，对原材料进行品质检验、比对选择，通过室内配合比试验推荐施工配合比。
关键词：碾压混凝土；配合比；引气剂
工程概况：黄花寨水电站位于长顺县敦操乡蒙江干流格凸河上，是格凸河干流的第三个梯级，装机2×27MW，水库蓄水位795.5m，相应库容1.628亿m3，具有调节性能。死水位770m，死库容0.799亿m3，有效库容0.829亿m3，电站式样为坝后式，最大坝高110m，坝顶高程800m，坝顶宽6m，坝顶弧长287.625m，坝顶底最大宽度26.5m，本工程为Ⅱ等大(2）型工程，大坝，发电厂房、溢洪道均为2级水工建筑物，厂房置于坝后左岸边，地面式厂房。
设计技术要求：三级配C9020 W6 F100。。二级配C9020 W8 F100。
1、原材料
1.1、水泥
选用贵州水晶水泥有限公司生产的“水晶”牌P•O42.5水泥和贵州畅达瑞安水泥有限公司“畅达”牌P•O42.5水泥进行对比，其物理力学性能结果为：水晶P▪O42.5比表面积372m2/kg、标准稠度27.6%、安定性1.0mm、初凝130min、终凝180min、3d抗折强度6.1MPa、28d抗折强度9.6MPa、3d抗压强度27.7MPa、28d抗压强度52.9MPa；畅达P▪O42.5比表面积345m2/kg、标准稠度27.0%、安定性1.0mm、初凝145min、终凝203min、3d抗折强度4.8MPa、28d抗折强度9.20MPa、3d抗压强度21.6MPa、28d抗压强度48.5MPa。虽然两种水泥所检性能结果符合标准要求，但畅达水泥比水晶水泥的比表面积小、稠度用水量少、凝结时间长，更适用于碾压大体积混凝土的施工，最终采用畅达水泥。
1.2、粉煤灰
由于市场上Ⅰ级粉煤灰采购运输不方便且成本较高，通过几个厂家的对比试验使用了经济较好的贵州安顺电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，试验结果为：细度17.0%，烧失量4.90%，需水量比102%，三氧化硫含量 0.7%，含水量0.1%。
1.3、骨料
细骨料采用黄花寨水电站工地砂石厂生产的人工砂，其品质检验结果：饱和干密度2700kg/m3、堆积密度1440 kg/m3、饱和面干吸水率2.7%、坚固性1%、硫酸盐及硫化物含量0.1%、细度模数：2.86、石粉含量13.5%。
粗骨料采用黄花寨水电站工地砂石厂生产的碎石，其品质检验结果为：规格5~20 mm饱和干密度2720kg/m3、吸水率0.46%、含泥量0.3%、压碎指标6.5%、针片状含量3%、坚固性1%、超径2%、逊径6%；规格20~40 mm饱和干密度：2720kg/m3、吸水率0.25%、含泥量0.2%、压碎指标6.5%、针片状含量3%、坚固性1%、超径0%、逊径3%；规格40~80 mm饱和干密度：2720kg/m3、吸水率0.12%、含泥量0.1%、压碎指标6.5%、针片状含量2%、坚固性1%、超径1%、逊径3%。级配组合试验结果为：20~40 mm60%：5~20 mm40%振实容重1740 kg/m3，空隙率36%；20~40 mm50%：5~20 mm50%振实容重1760 kg/m3，空隙率35%；20~40 mm40%：5~20 mm60%振实容重1720 kg/m3，空隙率37%；40~80mm50%：20~40 mm30%：5~20 mm20%振实容重1770 kg/m3，空隙率35%；40~80mm40%：20~40 mm30%：5~20 mm30%振实容重1810 kg/m3，空隙率33%；40~80mm30%：20~40 mm40%：5~20 mm30%振实容重1770 kg/m3，空隙率35%；人工砂和碎石所检各项品质指标结果符合DL/T5122-2009规范要求。根据级配组合试验结果，碾压混凝土选择三级配比例：（40~80mm）：（20~40mm）：（5~20mm）=30：40：30、二级配比例：（20~40mm）：（5~20mm）=50：50；
1.4、外加剂
通过几个厂家的对比试验选用了湖北恒利建材科技有限公司生产的FDN-Ⅰ型缓凝高效减水剂（粉剂）和HL-E型引气剂（粉剂），该减水剂与畅达水泥适应性好，饱和掺量为0.8%，减水率24.5%，泌水率比26%，初凝时间差+115 min，终凝时间差+70 min，含气量1.2%，28天抗压强度比为135%。引气剂按厂家推荐5/万检验：减水率6.3%，泌水率比57%，初凝时间差+5 min，终凝时间差+20 min，含气量5.7%，28天抗压强度比为91%。减水剂和引气剂所检项目性能结果符合GB8076- 2008标准技术要求。
1.5、拌合用水采用洁净的饮用水
1.6水泥、掺入粉煤灰及外加剂下的水化热性能
水化热试验采用《水泥水化热测定方法》（GB/T12959-2008）中的溶解热法（基准法），分别进行水泥的水化热、50%的粉煤灰掺量、50%粉煤灰掺量下掺入减水剂（掺量为饱和掺量点0.8%）的水化热试验。试验结果见表1-1。
由表1-1结果可知，在“畅达瑞安”牌P•O42.5普通硅酸盐水泥掺入50%的安顺Ⅱ级粉煤灰能使早期水化热大幅降低；试验结果还表明，在50%“畅达”牌P•O42.5水泥+50%的安顺Ⅱ级粉煤灰中，掺入FDN-Ⅰ型外加剂时，能降低早期水泥胶砂的水化热值。
2、混凝土配合比试验
2.1混凝土配制强度及碾压混凝土基本参数的确定
2.1.1混凝土配制强度
为了使施工中的混凝土抗压强度满足设计要求，在混凝土配合比设计时，本试验是根据《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005）的要求进行强度计算，混凝土的配制强度计算式为：fcu，o=fcu，k+tσ，t取0.840、σ取4.0 MPa，设计强度为C9020。fcu，o=20+0.840×4.0＝23.4MPa。
2.1.2碾压混凝土的最优砂率
碾压混凝土的砂率大小直接影响混凝土的工作性、和易性、用水量。砂率过小，则骨料的的空隙中砂浆数量就会不足，造成混凝土碾压时泛浆困难，粘聚性、保水性、可碾性变差，难以碾压密实，影响混凝土施工性及强度、耐久性等其他一些性能；砂率过大，砂子的比表面积增大，会使混凝土VC值和单位用水量都增大，强度降低，从而影响了混凝土的经济性。最优砂率选择试验成果为：三级配采用固定用水量78kg/m3、水胶比0.50，粉煤灰掺量50%、FDN-Ⅰ掺量0.8%、HL-E掺量4/万，变动砂率30%、32%、34%时对应的混凝土VC值为6.4s、5.6s、7.5s。二级配采用固定用水量93 kg/m3、水胶比0.50，粉煤灰掺量50%、FDN-Ⅰ掺量0.8%、HL-E掺量5/万，变动砂率34%、36%、38%时对应的混凝土VC值为5.3s、4.6s、6.7s。根据试验的结果选择了碾压混凝土的最优砂率：三级配碾压混凝土为32%，二级配碾压混凝土为36%。
2.1.3碾压混凝土的单位用水量
碾压混凝土的单位用水量应满足施工要求的VC值、可碾性、液化泛浆的前提下，力求单位用水量最小。用水量直接关系到碾压混凝土工作度VC值的大小，用水量与VC值之间存在良好的相关关系，用水量的增加，碾压混凝土VC值减小，单位用水量的选择成果为：三级配采用固定水胶比0.50，粉煤灰掺量50%、砂率32%、FDN-Ⅰ掺量0.8%、HL-E掺量4/万，变动用水量73 kg/m3、78 kg/m3、83kg/m3时对应的混凝土VC值为8.4s、5.7s、3.5s；二级配采用固定水胶比0.50，粉煤灰掺量50%、砂率36%、FDN-Ⅰ掺量0.8%、HL-E掺量5/万，变动用水量88 kg/m3、93kg/m3、98kg/m3时对应的混凝土VC值为7.8s、4.6s、2.0s。根据试验成果并结合以往施工经验及现场碾压效果、层间结合质量比较好的VC值其机口控制在2～4s，因此选择大坝三级配碾压混凝土的用水量约83kg/m3，二级配的用水量约98kg/m3。
2.2碾压混凝土
2.2.1三级配、二级配碾压混凝土配合比的试验
碾压混凝土配合比试验是在确定粗骨料级配比例、最优砂率、外加剂掺量和单位用水量的基础上，对拟定水胶比和固定粉煤灰掺量(参考以往试验成果和已建工程的有关试验资料按50%）进行试验，主要的试验内容有：VC值、容重、含气量、凝结时间、抗压强度，试验结果见表2-3
.
根据表2-3试验结果进行回归统计分析后，虽然二、三级配0.55水胶比 90d抗压强度24.2MPa、23.8 MPa能达到配制强度的要求，但还要考虑到要满足耐久性设计指标要求，且实验室内混凝土的碾压成型及养护条件与施工现场差异较大，为保证混凝土质量，参考国内坝高在100m以上的碾压混凝土参数，在配制强度的基础上加上了差值（根据以往的经验数据取3.0MPa左右），选择二级配0.50水胶比90d抗压强度27.0MPa和三级配0.50水胶比90d抗压强度27.5MPa进行推荐配合比，推荐碾压混凝土配合比见表2-4。
对表2-4选定推荐的混凝土配合比进行复核试验，主要试验项目：VC值、容重、含气量、凝结时间、抗压强度、抗渗等级、抗冻，除验证混凝土的工作性、抗压强度，还要看是否满足设计耐久性要求。复核混凝土工作性能、力学性能、耐久性性能结果见表2-5
2-5 复核混凝土工作性能、力学性能、耐久性性能结果
通过表2-5试验结果可知，推荐的室内碾压混凝土配合比抗压强度、抗冻、抗渗等级满足设计要求。
3、结语
在碾压混凝土配合比设计过程中，应注意
1.根据当地的气温、湿度环境气候尽量选择较小的VC值，只要仓面振动碾不陷碾为宜，这对碾压混凝土的可碾性和层间结合质量是非常有利的。
2.不同品种的引气剂对所用材料都有适应性，会影响碾压混凝土含气量。
参考文献：
[1]碾压混凝土快速筑坝技术【S】
[2]GB/T12959-2008；水泥水化热测定方法【S】
[3]DL/T5330-2005；水工混凝土配合比设计规程【S】
[4]SL352-2006；水工混凝土试验规程【S】
[5]DL/T5112-2009；水工碾压混凝土施工规范【S】
论文作者:郑志文,曾兴隆 谢林英
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/7
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