某堆石壩面板混凝土推薦配合比試驗研究

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 混凝土配合比試驗研究概述

1.1 工程概況

夾巖水利樞紐工程由水源、供水和骨干輸水等三大部分組成。工程投資總額為172.58億元，水庫正常蓄水位1 323 m，總庫容13.23億m3，死水位1 305 m。混凝土面板堆石壩最大壩高154 m。夾巖水利樞紐工程等別為Ⅰ等，屬大（1）型工程。

1.2 試驗目的

①對設計提出的混凝土性能參數進行試驗。②完善混凝土性能指標。③提出經濟合理的混凝土配合比。④為施工配合比提供參考依據。

1.3 試驗技術指標

設計齡期28 d，強度等級C30，抗滲等級W12，抗凍等級F100，坍落度50～70 mm，即C30W12F100常態混凝土。

1.4 混凝土配制強度確定

按《水工混凝土試驗規程》確定C30二級配混凝土設計28 d配制強度為：fcu，0=fcu，k+tσ=30+1.645×4.5=37.40 MPa。

1.5 混凝土配合比最佳砂率及最佳用水量

砂率大小變化直接關系到水泥用量，選擇最佳砂率是混凝土配合比設計的關鍵。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，對比50～70 mm坍落度標準確認最佳砂率及最佳用水量。

2 混凝土配合比試配試驗

2.1 計算混凝土配合比的各種材料用量

2.1.1 每立方米混凝土膠凝材料（mc+mp）按式（1）計算：

式中：mc+mp為計算配合比每立方混凝土中膠凝材料用量（kg）；mw為計算配合比每立方米混凝土的用水量（kg）；w/（c+p）為混凝土水膠比。

2.1.2 每立方米混凝土摻合料（mp）按式（2）計算：

式中：mp為每立方米混凝土中摻合料用量（kg）；Pm為摻合料摻量（%）。

2.1.3 每立方米混凝土的水泥用量（mc）應按式（3）計算：

式中：mc為每立方米混凝土中水泥用量（kg）。

2.1.4 絕對體積法計算配合比時，砂、石料按式（5）（6）計算；

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、石的絕對體積（m3）；ρw為水的密度（kg/m3）；ρc為水泥的密度（kg/m3）；ρp為摻合料的密度（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）；各級石料用量按選定的級配比例計算。

根據確定的試配配合比，按照《水工混凝土試驗規程》水膠比依次增減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

大壩面板C30W12F100常態混凝土采用畢節賽德P·O42.5水泥、畢節江天水泥廠生產的Ⅱ級粉煤灰、“丹強絲”聚丙烯纖維、中國水利水電第十二工程局有限公司施工科學研究所混凝土外加劑廠生產的高效減水劑（標準型）NMR-Ⅰ型以及BLY引氣劑、上海武冠外加劑廠生產的型號為WG-CMA 三膨脹源抗裂劑與中國水利水電第十二工程局有限公司施工科學研究所混凝土外加劑廠生產的VF型抗裂劑進行如下試配試驗。

對C30W12F100 常態混凝土采用水電十二局大壩料場骨料進行了以下四種方案（每種方案經微調后設計三組對比試驗），粗骨料粒徑為5～20 mm、20～40 mm 連續兩級配（5～20 mm∶20～40 mm比例為4∶6）：①方案一：水泥+粉煤灰30%+高效減水劑+聚丙烯纖維+骨料（不摻引氣劑、不摻抗裂劑）。獲得配合比試配試驗及其性能試驗結果（MB1F30-0.49、MB1F30-0.44及MB1F30-0.39三組）。②方案二：水泥+粉煤灰30%+高效減水劑+引氣劑+聚丙烯纖維+骨料（不摻抗裂劑）。得到配合比試配試驗及其性能試驗結果（MB2F30-0.49、MB2F30-0.44和MB2F30-0.39三組）。③方案三：水泥+粉煤灰30%+VF抗裂劑（水電十二局）+高效減水劑+引氣劑+聚丙烯纖維+骨料。取得配合比試配試驗及其性能試驗結果（MB3F30-0.49、MB3F30-0.44 和MB3F30-0.39 三組）。④方案四：水泥+粉煤灰30%+WG-CMA 抗裂劑（武冠）+高效減水劑+引氣劑+聚丙烯纖維+骨料。形成配合比試配試驗及其性能試驗結果（MB4F30-0.49、MB4F30-0.44及MB4F30-0.39三組）。

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

經線性相關計算，繪制大壩面板C30W12F100常態混凝土的膠水比強度曲線見圖1。以下各方案線性相關式中：為混凝土的膠水比，fcu，0為混凝土的配制強度。

圖1 MB4F30摻武冠抗裂劑28 d關系圖

①面板方案一：MB1F30不摻引氣劑不摻抗裂劑28 d關系式為：fcu，0=31.764×37.145。②面板方案二：MB2F30 不摻抗裂劑28 d 關系式為：fcu，0=31.128×35.863。③面板方案三：MB3F30 摻水電十二局抗裂劑28 d 關系式為：fcu，0=29.038×23.838。④面板方案四：MB4F30摻武冠抗裂劑28 d關系式為：fcu，0=32.237×30.738，關系圖見圖1。

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1。

表1 大壩面板C30W12F100常態混凝土配合比參考表

3 混凝土配合比復核試驗及推薦配合比

3.1 混凝土配合比復核試驗

根據試配試驗結果，對抗壓強度滿足要求的各種方案的配合比進行復核試驗，以最終確定滿足設計要求的推薦配合比。大壩面板復核配合比及各方案復核試驗性能結果（此略）。

3.2 大壩面板推薦配合比

根據以上復核試驗成果，抗壓強度滿足C30，不摻引氣劑，混凝土抗凍等級偏低，不滿足設計抗凍等級F100；摻抗裂劑后膠材用量比不摻抗裂劑低，且混凝土90 d 干縮比不摻抗裂劑小。由此可確定面板混凝土推薦配合比方案，見表2。

表2 大壩面板配合比推薦表

4 結語

綜上所述，從工程概況、試驗目的、試驗技術指標、混凝土配制強度確定、混凝土配合比最佳砂率及最佳用水量等方面對面板混凝土配合比試驗研究概述，完成混凝土配合比試配試驗，進而進行混凝土配合比復核試驗及相應性能復合試驗，確定推薦配合比，為面板混凝土澆筑施工提供科學支撐。