草街航電樞紐工程混凝土配合比設(shè)計(jì)

劉振山，李得力

（中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116001）

1 混凝土技術(shù)指標(biāo)

本工程混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號（28 d齡期）主要有C10、C15、C20、C25、C30和部分C40抗沖耐磨及C20噴射混凝土，其中部分混凝土有抗?jié)B抗凍要求，對混凝土骨料級配、坍落度以及強(qiáng)度保證率等質(zhì)量指標(biāo)亦作了明確的規(guī)定[1]?；炷猎O(shè)計(jì)技術(shù)要求與指標(biāo)詳見表1。

表1 混凝土技術(shù)指標(biāo)Table 1 Concrete technical indicator

2 原材料

水泥：重慶市富豐水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5水泥。

粉煤灰：重慶市華能珞璜電廠II級灰。

細(xì)集料：馬鞍山生產(chǎn)機(jī)制砂。

粗集料：馬鞍山生產(chǎn)的級配碎石，粒徑為5～20mm、20～40mm、40～80mm、80～150mm。

外加劑：成都安力建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的高效減水劑。

拌合及養(yǎng)護(hù)用水：嘉陵江水。

混凝土原材料各項(xiàng)物理性能均滿足工程施工要求。

3 配合比設(shè)計(jì)

為滿足草街航電樞紐工程混凝土施工要求，進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)選試驗(yàn)。

3.1 骨料級配

石子按粒徑依次分為5～20 mm、20～40 mm、40～80mm、80～150mm四個(gè)粒級。試驗(yàn)以骨料級配的緊密堆積密度最大作為最佳骨料級配的選擇原則。骨料最佳級配及空隙率試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 粗骨料最佳級配試驗(yàn)結(jié)果Table2 Optimum gradation test resultsof coarse aggregate

由表2可知：骨料四級配、三級配、二級配的最佳級配為：

四級配 80～150mm∶40～80mm∶20～40mm∶5～20mm=35∶25∶20∶20；

三級配 40～80mm∶20～40mm∶5～20 mm=50∶20∶30；

二級配 20～40 mm∶5～20mm=60∶40。

3.2 砂率

混凝土合理的砂率值是根據(jù)骨料品種、品質(zhì)、粒徑、水膠比和砂的細(xì)度模數(shù)等通過試驗(yàn)進(jìn)行確定。為簡化試驗(yàn)，采用固定水灰比、用水量，改變砂率，測定其和易性和抗壓強(qiáng)度的方法。以混凝土坍落度最大、和易性最好、抗壓強(qiáng)度最高的砂率值為混凝土的最佳砂率，并在配合比試拌過程中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3的試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)水膠比為0.45、粉煤灰摻量為25%、外加劑摻量0.6%時(shí)，最佳砂率為：二級配34%，三級配30%，四級配26%。

表3 混凝土最佳砂率試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The best concrete sand ratio test results

3.3 配制強(qiáng)度

混凝土的配制強(qiáng)度按照DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規(guī)范》中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算[2]，公式如下：

式中：fcu，0為混凝土的配制強(qiáng)度，MPa；fcu，k為混凝土設(shè)計(jì)齡期的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，MPa；t為概率度系數(shù)，依據(jù)保證率P選定，本工程P=95%；δ為混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，MPa。

本工程各種混凝土的配制強(qiáng)度見表4。

表4 混凝土配制強(qiáng)度Table4 Strength of concrete configuration

3.4 水膠比

根據(jù)設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級及要求，對應(yīng)不同水膠比情況下的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，找出水膠比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系，以確定不同混凝土強(qiáng)度等級的配制強(qiáng)度時(shí)的水膠比。試驗(yàn)中混凝土的坍落度控制在5～7 cm之間，外加劑摻量為膠凝材料的0.6%。水膠比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果及關(guān)系式見表5、表6。

表5 混凝土水膠比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果表Table 5 Test resultsof the relation between concretewater-binder ratio and com pressive strength

表6 混凝土水膠比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系Table6 The relation between concretewater-binder ratio and compressive strength

3.5 用水量

在滿足混凝土和易性（坍落度）的條件下，根據(jù)水灰比、粗骨料級配、砂子細(xì)度模數(shù)、摻合料及外加劑摻量的影響，通過試驗(yàn)確定單位用水量。

4 配合比

最終確定混凝土施工配合比見表7[3]。

表7 混凝土施工配合比Table7 Concrete constructionm ixture ratio

5 結(jié)語

1）通過現(xiàn)場近萬組的抽檢結(jié)果表明，本工程設(shè)計(jì)的混凝土配合比強(qiáng)度等級滿足設(shè)計(jì)要求，28 d強(qiáng)度保證率均在95%以上。

2） DL/T 5144—2001《水工混凝土施工規(guī)范》中，人工砂石粉是指小于0.16 mm的顆粒，經(jīng)過本工程實(shí)際應(yīng)用證明，石粉含量在6%～18%，可顯著改善混凝土的和易性及黏聚性。

3）在混凝土配制過程中，采用高粉煤灰摻量和緩凝高效減水劑，能顯著降低混凝土中的水泥含量，減少混凝土的發(fā)熱量，降低混凝土絕熱溫升和延緩溫峰出現(xiàn)時(shí)間，可顯著提高混凝土的抗裂能力。

4）草街航電樞紐工程混凝土強(qiáng)度等級按28 d齡期設(shè)計(jì)，配合比設(shè)計(jì)采用高摻粉煤灰，而粉煤灰摻合料二次水化出現(xiàn)在28 d以后，如混凝土28 d強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，則90 d強(qiáng)度會超標(biāo)。對施工期相對較長的水利水電工程，如采用90 d齡期設(shè)計(jì)，可大幅度降低同標(biāo)號混凝土配合比中膠凝材料的用量，對控制施工成本及大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫都是非常有利的。

5）草街航電樞紐工程混凝土設(shè)計(jì)的抗?jié)B、抗凍等級均較低，無須額外摻加外加劑便能滿足設(shè)計(jì)要求，如在有條件的情況下?lián)饺胍龤鈩┘瓤筛纳苹炷恋墓ぷ餍耘c和易性，又能提高混凝土的抗?jié)B及抗凍性能。

[1]中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司.重慶市嘉陵江航運(yùn)開發(fā)草街航電樞紐船閘工程工程初步設(shè)計(jì)[R].2004.Power China Chengdu Engineering Co.,Ltd.Primary design of Chongqing Jialing River shipping development Caojie navigationpower junction lock project[R].2004.

[2]DL/T 5144—2001，水工混凝土施工規(guī)范[S].DL/T 5144—2001,Specifications for hydraulic concrete construction[S].

[3]中交第一航務(wù)工程局有限公司.重慶市嘉陵江航運(yùn)開發(fā)草街航電樞紐工程混凝土配合比設(shè)計(jì)總報(bào)告[R].2008.CCCC First Harbor Engineering Co.,Ltd.General report on concretemix design of Chongqing Jialing River shipping development Caojienavigation-power junction project[R].2008.