砌石重力壩防滲混凝土面板配合比的設(shè)計

李運福 陽運青（衡陽市水利水電規(guī)劃設(shè)計院 衡陽市 421001）

砌石重力壩防滲混凝土面板配合比的設(shè)計

李運福 陽運青
（衡陽市水利水電規(guī)劃設(shè)計院 衡陽市 421001）

為保證興隆水庫防滲混凝土面板工程質(zhì)量，滿足設(shè)計防滲W6的要求。對該防滲混凝土面板工程使用C25標號的混凝土配合比進行試驗。通過現(xiàn)場原材料試驗，對試驗成果進行匯總、分析，取得符合設(shè)計防滲及結(jié)構(gòu)安全要求的混凝土配合比。

興隆水庫 防滲混凝土面板 混凝土配合比 設(shè)計 試驗

1 工程概況

南岳興隆水庫樞紐工程位于湖南省衡陽市南岳區(qū)的興隆村境內(nèi)，屬湘江支流。興隆水庫具有供水、防洪抗旱等多項功能與效益，大壩為砌石重力壩，膠結(jié)材料為C15細石混凝土，最大壩高53.3 m，壩頂軸長260 m，正常庫容277萬m3，總庫容294萬m3，溢洪道堰頂控制段寬度21 m，4.2 m×5孔，下游挑流鼻坎寬16 m，壩頂高程180.00 m，防滲混凝土面板齒槽深入花崗巖內(nèi)2 m。工程由衡陽市水利水電規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計，2012年竣工。

防滲混凝土面板應(yīng)具有所處部位的工作條件，分別滿足抗壓、抗?jié)B、抗凍、抗裂、抗拉、抗沖、耐磨、抗風化和抗侵蝕等設(shè)計要求。因此在選擇混凝土的配合比時，混凝土必須符合規(guī)范規(guī)定的設(shè)計要求，并應(yīng)滿足施工和易性的要求。為保證混凝土面板的質(zhì)量，工程所用混凝土的配合比必須通過試驗確定。南岳區(qū)水利農(nóng)機局委托常德市精誠水利工程質(zhì)量檢測站有限公司，對該工程采用的C25混凝土面板的混凝土配合比進行了試驗。附圖為非溢流壩段典型斷面圖。

附圖 非溢流壩段典型斷面圖（單位：cm）

2 混凝土配合比的設(shè)計

2.1 設(shè)計混凝土配合比的任務(wù)

設(shè)計混凝土配合比的任務(wù)就是要根據(jù)原材料的技術(shù)性能及施工條件，合理選擇原材料，并確定出能滿足工程所要求的技術(shù)經(jīng)濟指標的各項組成材料的用量。在進行混凝土配合比設(shè)計時應(yīng)充分體現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟合理的原則，在滿足設(shè)計指標的情況下，同時考慮混凝土的和易性，便于施工。

2.2 設(shè)計混凝土配合比的基本要求

設(shè)計混凝土配合比的基本要求是滿足混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的強度等級C25；滿足施工所要求的混凝土拌合物的級配、和易性、坍落度等技術(shù)要求，其級配為二級配，坍落度為（8～10）cm；滿足如抗凍等級、抗?jié)B等級、抗侵蝕性等技術(shù)性能，其中抗凍等級為F50，抗?jié)B等級為W6【1】。

2.3 設(shè)計混凝土配合比的方法及成果

設(shè)計混凝土配合比采用絕對體積法計算單位體積混凝土各項材料用量，粗、細骨料均已飽和面干狀態(tài)為準。

依照DL/T 5144-2001《水工混凝土施工規(guī)范》【4】（以下簡稱 “規(guī)范”）與 DL/T 5330-2005《水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》【3】進行混凝土配合比設(shè)計。

配制強度公式:fcu0=fcuk+tσ

式中 fcu0——混凝土的配制強度（MPa）；

fcuk——混凝土設(shè)計齡期的強度標準值（MPa）；

t——概率度系數(shù)，依據(jù)保證率P選定，其值見“規(guī)范”附錄A表A1；

σ——混凝土強度標準差（MPa），參照 “規(guī)范”表6.0.2選用，為4.5。

根據(jù)DL/T 5330-2005《水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》【3】要求，C25混凝土強度的保證率為95%，由表A1查得保證率系數(shù)t=1.645。

由上式計算出C25混凝土配制強度為30.50MPa。

3 混凝土配合比的試驗

3.1 試驗的目的

混凝土配合比試驗研究，就是利用工程實際所用的符合技術(shù)要求的原材料，在滿足施工和易性和設(shè)計指標的情況下，通過試驗確定原材料之間的比例關(guān)系，更重要的是選用工程需要的混凝土外加劑品種、摻量，以及合適的摻合料品種及摻量，來改善混凝土的性能，降低混凝土的造價，以達到經(jīng)濟合理的目的【2】。從而選出滿足設(shè)計要求，施工性能良好，能夠保證工程質(zhì)量的最佳混凝土配合比。

3.2 混凝土原材料的試驗

水泥采用株洲華新廠生產(chǎn)的堡壘牌P.O32.5普通硅酸鹽水泥，經(jīng)檢驗其物理、力學性能均能滿足GB 175-2007《通用硅酸鹽水泥》中技術(shù)指標要求，檢驗結(jié)果見表1、表2。

表1 水泥物理性能檢驗結(jié)果

表2 水泥力學性能檢驗結(jié)果 MPa

細骨料為中砂，其檢驗結(jié)果見表3。

表3 細骨料物理性能檢驗結(jié)果

粗骨料為質(zhì)地堅硬的天然卵石，其檢驗結(jié)果見表 4。由檢驗結(jié)果可知，除小石超徑和中石遜徑超標外（施工中配合比可進行調(diào)整），其余各項指標均滿足“規(guī)范【4】”要求。試驗所采用不同粒徑的石子比例：粒徑（5～20）mm占45%；粒徑（20～40）mm占55%。

表4 粗骨料物理性能檢驗結(jié)果

3.3 混凝土配合比抗壓試驗（表5）

表5 混凝土配合比抗壓試驗結(jié)果

3.4 混凝土配合比抗?jié)B試驗

經(jīng)檢驗，A-2和A-3配合比的兩組試件均在0.6 MPa水壓下不透水，滿足防滲等級W6的設(shè)計要求，考慮該水庫大壩的實際施工對拌合物的和易性及造價要求，取用A-2組的配合比作混凝土面板的施工配合比。

4 結(jié) 語

通過對設(shè)計混凝土配合比的試驗，得出既符合設(shè)計要求又保證結(jié)構(gòu)安全的混凝土配合比，改變長期以來依靠經(jīng)驗使用未經(jīng)試驗的配合比的狀況，對保證混凝土的質(zhì)量提供了理論依據(jù)和技術(shù)標準。在工程施工中運用，可以充分保證混凝土的技術(shù)性能，節(jié)約原材料的用量，有顯著的經(jīng)濟效益。

[1]SL 25-2006.砌石壩設(shè)計規(guī)范[S].

[2]SL/191-2008.水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]DL/T 5330-2005.水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S].

[4]DL/T 5144-2001.水工混凝土施工規(guī)范[S].

[5]張昀青，武秀麗，等.大壩防滲心墻高性能混凝土的試驗研究及應(yīng)用[J].水利學報，2004，（4）.

[6]馮乃謙.實用混凝土大全[M]北京：北京科學出版社，2001.

表2 爆破監(jiān)測成果表 cm/s

5 結(jié) 語

放水洞在開挖過程中采用控制爆破技術(shù)，經(jīng)過檢測，大壩防滲帷幕、地下廠房、引水發(fā)電洞及堵頭本身混凝土安全震動速度全部滿足設(shè)計要求，爆破后對周邊混凝土沒有產(chǎn)生影響，確保電站安全運行。另外，開挖過程中嚴格控制開挖質(zhì)量，開挖爆破孔殘留率89%，表面局部不平整度小于8 cm，最大起伏差不超過10 cm，斷面測量成果表明無局部欠挖，平均超挖5 cm，最大超挖10 cm。開挖總時間由原來的50 d縮減為42 d，提前完成開挖任務(wù)，為后期其他項目施工爭取了寶貴時間。

（收稿日期：2016-05-21）

2016-05-14）

李運福（1980－），男，湖北棗陽人，大學本科，工程師，從事水利工程設(shè)計、工程管理工作；陽運青（1973－），男，湖南衡南人，高級工程師，從事水利工程設(shè)計、工程管理工作，現(xiàn)任衡陽市水利水電規(guī)劃設(shè)計院副院長。