某水利工程粉煤灰混凝土配合比设计与试验.pdf

2 0 1 0年第 6期 ( 第 3 8卷 ) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 6 2 01 0 ( T o d a l N o 3 8 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 2 4 0 2 某水 利工程粉煤灰混凝土配合 比设计 与试 验 许纪 生 ( 中国水 利水 电第十二工程局有限公司施工科学研 究所 ， 浙江 建德 3 1 1 6 0 0 ) 摘 要 ： 对某水库围坝防渗板墙体 C 4 0 混凝土配合比进行了设计， 并通过试验测试验证了该配合比的粉煤灰混凝土相应龄期内的 抗压强度及氯离子扩散系数， 以及进行了混凝土氯离子含量和碱含量的计算。 关键词 ： 水利工程， 混凝土配合比， 配合比设计， 配合比 试验 中图分类号 ： T V 4 2 文献标识码 ： A 某水库围坝工程坝顶高程为1 3 8 0 r n ， 坝顶宽8 0 r f l ， 坝 高1 2 2 0 i n ， 坝坡均采用 1 ： 3 5比例放坡 ， 背坡面在8 5 m高程 处设置2 0 m 宽的戗台。水库设计最高蓄水位9 6 0 m， 死水 位设为3 5 0 I n ， 坝体采用杂填土压实堆设而成， 上游坝坡采 用 复合土工膜进行 防渗处理 ， 背坡 采用全 坝 面草 皮护 坡 ， 以 免水土流失严重。坝基采用振动切槽防渗板墙防渗， 结合水 库坝体防渗体的具体位置， 将防渗板墙轴线设在上游坝脚 处。通过计算分析表明， 防渗板墙体厚度选用3 0 c m可满足 要求， 采用粉煤灰混凝土现场浇注成型。本文主要就防渗板 墙体混凝土配合比设计与试验进行探讨。 l 混凝土技术条件及参数 1 ) 混凝土强度等级： C 4 0 。 2 ) 设计坍落度： 1 0 01 2 0 mm， 水胶比： 0 3 3 0 3 8 。 3 ) 墙体8 4 d 抗氯离子渗透 系数 ： 2 51 0 m s 。 2 混凝土原材料选用情况 结合水库周边地区粗细集料的实际情况， 尽量发挥地区 原材料的优势， 利用 P 0 4 2 5水泥和粉煤灰掺合料及高效减 水 剂的超叠加效应 ， 通过合理的计算 和调 整 ， 并经 试验验证 ， 最终确定该混凝土各种成份 的最佳 配合 比， 按 该混凝 土的特 性进行试配 。 1 ) 水 泥 ： 选 用 浙 江 星 阁 建 材 集 团 有 限 公 司 生 产 的 P 042 5水泥， 3 d 抗压强度： 2 0 8 M P a ， 抗折强度5 2 M P a ； 2 8 d 抗压 强度： 5 1 4 M P a ， 抗 折 强度： 9 2 MP a ， 其 中细 度 2 3 ， 氯离子含量为 0 0 2 ， 碱含量为 0 5 8 。 2 ) 细骨料 ： 采用长江河砂 ， 细度 2 6 ， 其含 泥量为 0 8 ， 泥块 含量 0 ， 表观密度 ： 2 6 7 0 k g IT I ， 质量损失 百分 率 ： 3 ， 氯离子含量为 0 0 0 2 。 3 ) 粗骨料 ： 采用海盐 5 2 0 mm、 2 0 4 0 m m 河 卵石 ( 双级 配) ， 表观密度： 2 7 0 0 k g m ， 针片状含量： 1 ， 坚固性： 1 ， 压 碎指标值为 6 ， 氯离子含量为 0 0 0 3 。 4 ) 拌和水： 采用水库天然雨水， 氯离子含量为1 1 0 m g L ， 碱含量为1 3 7 m g L 。 5 ) 掺合料 ： 混凝土掺合料的添加可以显著改善其和易性 和密实性， 同时对提高混凝土的后期强度也有极大的帮助。 现采用 I I 级粉煤灰， 细度： 1 0 8 ， 烧失量： 1 7 ， 需水量比： 9 8 ， 含水 量： 0 2 ， 其 氯离子含量为 0 0 1 ， 碱含 量为 1 78 。 6 ) 外加剂 ： 对提高和保证混凝土强度及实现混凝土的特 殊性能， 混凝土所选用的外加剂品质质量极为关键。本工程 采用浙江五龙化工股份有限公司生产的高效减水剂， 减水率 约 1 8 0 ， 其氯离子含量为 0 0 1 ， 碱含量为 2 2 3 ； 另选 用中国建筑科学研究院建筑材料研究所建研建材有限公司 研制的MS一 6 0 1阻锈剂， 其氯离子含量为 0 0 2 ， 碱含量为 1 55 。 3 混凝土配合比的设计 3 1 设计依据 依据 普通混凝土配合比设计规程( J G J 5 52 0 0 0 ) 的 要求， 本工程所选用的粉煤灰混凝土配合比计算过程主要 应包括以下内容： 配制强度的确定； 水灰比的计算； 砂 率及单位用水量的选取 等过程 。 以上计算过程是以鲍罗米公式为依据的， 具体规律为混 凝 土的强度是与灰水 比成线性关 系的 ， 混 凝土的强度 会随灰 水 比的增大而升高。 3 2 胶凝材料及水胶 比确 定 为使得混凝土 的强 度和 耐久性 要求 以及 和易性得 到保 证， 参照工程相关资料及试验室以往的相关试验数据， 并根 据工程所选用混凝 土各 成分 原料 的实 际情 况 ， 先确定 基准水 灰比 0 4 3 ， 并确定胶凝材料 的总量 为4 3 8 k g m ， 其 中水泥用 量为3 5 6 k g m ， 粉 煤 灰 为 8 2 k g m ( 按 1 3的超 量 系 数 掺 加) 。 3 3 用水量及外加剂掺量确定 在混凝土配合比设计计算中， 外加剂的掺量是一个很复 收稿 日期 2 0 1 0 0 42 0 作者简介 许纪生( 1 9 8 1一) ， 男， 浙江杭州人， 本科， 助理工程师， 从事水利水电工作。 一 2 4 许纪生 ： 某水利工程粉煤灰混凝土配合比设计与试验 第6期 杂的过程 。根据 多年 的工程实践 经验 ， 外加剂 的添加 量可按 以下计算方法选取。减水类的外加剂， 可以各种粉体材料的 总重量作参考来计算； 而对水泥的凝结时间、 强度、 耐久性能 等有影响的外加剂 ， 其添加量又可仅以水泥用量作参考来计 算。因此混凝土配合t L # l- ) J i 剂组分的设计过程中， 某些缓凝 型的减水剂， 其掺加量是可以水泥用量来计算， 但若用于掺 加有粉煤灰和矿渣粉成分的混凝土， 要使得混凝土达到一定 的减水效果， 其外加剂的添加量就应该依据胶凝材料的总用 量来计算。 根据本工程石料 的粒径及级 配情况 ， 高效 减水剂 的减水 率及采用强制式机械拌合引起的坍落度损失等因素来综合 考虑确定用水量 及外加 剂掺 量。考 虑到 外加 剂 的减水率 约 为 1 8 ， 确定 用 水 量 控制 在 1 4 8 k g m ， 液 体 外 加 剂掺 量 为 3 0 1 k g m ， MS一 6 0 1阻锈剂为4 3 k g m 。 3 4 砂率及砂石用量确定 根据混凝土拌合物的流动性、 黏聚性、 保水性等方面的 要求 ， 选取该混凝 土砂 率范 围为 0 3 50 3 8 ， 经试 验对 比最 终确定以0 3 7作为生产用砂率。按体积法确定各材料用量 分别 为 ： 则 砂 用 量 为 6 5 0 k g m ， 双 级 配 石 子 用 量 分 别 为 4 4 8 k g m 和6 7 1 k g m 。 经过计算得混凝土 的理论配合 比见表 1 所示 。 表 】 粉煤灰混凝土理论配合 比 由表 1可知 ， 该配合 比混凝 土各成分 含量均 符合其技 术 条件及参数要求。当混凝土拌合物的实测密度与计算密度 值之问的差值不超过 2 时可不用调整； 2 时依据 普通 混凝土配合比设计规程 J G J 5 52 0 0 0的相关规定进行调 整， 直到满足要求为止。配合比经过确定后 ， 对其进行 6到 8 次重复试验进行验证 ， 试验测得 的混凝土 强度平 均值应不 低 于配制强度值， 以确保其强度的可靠性。 4混凝土配合 比试验 试验室混凝土的搅拌方法分为人工搅拌和机械搅拌。 而且使用搅拌机种类的不同也对混凝土的某些性能有较大 影响。试验室通常使 用立 轴 、 单 卧轴 和滚筒 式搅 拌机 三种 。 使用立轴搅拌机搅拌混凝土时， 旁边会 留有很多余料， 不适 合进行添加外加剂混凝土的搅拌， 相比较而言滚筒式搅拌机 更适合搅拌添加外加剂的混凝土 ， 单卧轴搅 拌机适 合搅拌 掺 有粉煤灰， 矿渣粉等掺和料的混凝土。以上通过强制式搅拌 配出的混凝土， 其坍落度损失都较大 。通过强制式搅拌配 出的混凝土坍落度损失虽然大， 但混凝土在工程施 一 中应 用的很好， 本工程混凝土既是采用强制式机械拌合。 本 次 混 凝 土 配 合 比 试 验，共 制 作 成 型 1 5 0 m m1 5 0 m m1 5 0 m m的立方体试件 6组， 经合理养护 后分别用于测试3 d 1 1 2 8 d 混凝 土抗压 强度 ， 以及8 4 d 氯离 子 扩散 系数 。主要测试 获得 的性 能指标见表 2所示 。 表 2 粉煤灰混凝土配合比试验主要性能指标 由表 2可知， 该配合比混凝土坍落度为1 2 0 m m， 满足其 1 0 01 2 0 m m范围的要求， 其8 4 d 氯离子扩散系数试验测得 的数值为： 1 3 4 X 1 0 m s ， 满足设计中墙体8 4 d 抗氯离子 渗透系数 2 51 0 m s 。 5 混凝土碱含量计算 墙体混凝土碱含量计算详 细表 3所示 。 表 3 粉 煤灰 混凝土单方总碱含量计算表 注 ： 粉煤 灰的碱含量 取其总 碱量的 1 5 6 混凝土氯离子含量计算 墙体混凝土氯离子含量计算详细见 4所示。 表4 粉煤灰混凝土单方总氯离子含量计算表 材 料 名 称 水 泥 粉 煤灰 阻锈 荆 砂 石子 水 外加剂 材 料用量 k g m一3 材料氯 离子含量 材料 氯离子含 量 k g 氯 离子总 含量 结论 35 6 82 4 3 65 0 1 1 I 9 1 48 3 0l 0 0 2 0 0 1 0 0 2 0 0 0 2 0 0 0 3 1 1 0 m e L 0 01 0 0 7l 0 0 08 0 6 ( 0 86 0 01 3 0 03 36 0 01 63 0 000 3 0 1 4 3 1 k g ( I 与胶凝 材料总量 的 0 0 3 3 ) 氯 离子总 含量 满足不 超过胶凝材 料总量 的0 1 的标准要求 7结论 通过对该工程混凝土原材料的检验和混凝土配合 比的 各项性能指标的计算和试验验证 ， 表 明该混凝 土配合 比拌合 物性能和力学性指标均满足设计的要求， 其中8 4 d 氯离子扩 散系数也已满足墙体设计要求 ， 故选用该配合 比用于水库围 坝防渗板墙体工程施工。 通过对该粉煤灰混凝土进行的多次配合比试验可知 ， 活 性矿物掺合料种类及用量的不同对混凝土强度， 坍落度以及 其搅拌方法的选择都有影响， 表明配制混凝土应采用合理的 矿物成分、 安定性稳定、 各项技术指标合格的矿物掺合料 ， 并 非所有掺合料都适合制作混凝土 。 参考文献 ： 1 中华人民共和国水利部 J G J 5 5 2 0 0 0普通混凝土配合比设计 规程 S 北京 ： 中国水利水 电出版社 ， 2 0 0 0 2 陈赓仪 我国水利水电混凝土防渗墙的发展 J 中国三峡建 设 ， 1 9 9 9， 5： 2 1 2 2 一 2 5