高性能C70泵送硅粉混凝土在小浪底工程中的應(yīng)用

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摘要 小浪底工程的主要泄洪建筑物孔板洞、排沙洞、明流洞使用了C70高標(biāo)號(hào)的硅粉混凝土，為滿足設(shè)計(jì)要求，混凝土中摻用了粉煤灰、硅粉，大多數(shù)為泵送入倉(cāng)。通過對(duì)高強(qiáng)混凝土配合比的設(shè)計(jì)，以及對(duì)施工過程中進(jìn)行質(zhì)量控制，證明C了0泵送高強(qiáng)混凝土在小浪底工程的應(yīng)用是成功的。

關(guān)鍵詞 高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)水泥砂石料

小浪底工程的主要泄洪建筑物孔板洞、排沙洞、明流洞使用了C70高標(biāo)號(hào)的硅粉混凝土，數(shù)量約50萬m3。為保證混凝土的抗沖耐磨性能，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C70，抗?jié)B標(biāo)號(hào)S6，抗凍標(biāo)號(hào)D50。為滿足設(shè)計(jì)要求，混凝土中摻用了粉煤灰、硅粉，大多數(shù)為泵送人倉(cāng)。

一、混凝土原材料及生產(chǎn)設(shè)備

1．水泥
采用洛陽(yáng)和澠池水泥廠生產(chǎn)的P0525R(舊標(biāo)準(zhǔn)表示符號(hào)，下同)和525MH兩種水泥；粉煤灰采用Ⅱ級(jí)粉煤灰；硅粉系壓密產(chǎn)品，制成硅粉漿使用。各膠凝材料性能檢測(cè)結(jié)果表明，均滿足合同《技術(shù)規(guī)范》的要求。

2.外加劑
系進(jìn)口西卡(Sika)公司產(chǎn)品。有減水劑(V2)、增塑劑(NN)、緩凝劑(Retarder)、引氣劑(AER)，性能檢測(cè)均足合同《技術(shù)規(guī)范》的要求。

3．砂石料
開采、篩分均自壩址下游約10km處的連地料場(chǎng)，產(chǎn)量可達(dá)700t/h。拌和樓附近備有成品料倉(cāng)。在拌和衡量前可對(duì)粗骨料進(jìn)行二次篩洗脫水，骨料性能檢測(cè)指標(biāo)滿足合同《技術(shù)規(guī)范》的要求。

4．生產(chǎn)設(shè)備
混凝土拌和系統(tǒng)系美國(guó)JOHNSON公司設(shè)備。配有4X3.5m3自落式拌和罐，常規(guī)混凝土產(chǎn)量為200m3/h，衡量、記錄全部由計(jì)算機(jī)控制。配套有制冰系統(tǒng)，設(shè)計(jì)制冰量可達(dá)5～6t/h，最低溫度達(dá)8t，可保證摻冰70kS/m3以上，混凝土運(yùn)輸攪拌車每車可裝運(yùn)6—12m3混凝土。

二、C70級(jí)混凝土配合比的選用

1．采用標(biāo)準(zhǔn)
合同《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：混凝土配合比由國(guó)際承包商依據(jù)美國(guó)《普通混凝土、重質(zhì)混凝土及大體積混凝土配合比選擇的標(biāo)準(zhǔn)方法》(ACl211.1)進(jìn)行試驗(yàn)后，經(jīng)工程師審批后投入使用。

2．配合比設(shè)計(jì)、控制
國(guó)際承包商在混凝土質(zhì)量控制方面最關(guān)注的是平均強(qiáng)度和坍落度，對(duì)W/C控制則是次要的；在質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，不出現(xiàn)離差系數(shù)、強(qiáng)度保證率特征值。
從他們提供的C70混凝土配合比中可以看出：同級(jí)配C70混凝土，W/C變化幅度在0.21～0.27；在單位用水量與坍落度的關(guān)系方面也不易看出設(shè)計(jì)規(guī)律。如A1/A2-2配合比坍落度為16～18cm，用水量為125kg；Al/A2—4配合比級(jí)配、坍落度與其相同，而加水量?jī)H94kg；再有Al-P14-2配合比設(shè)計(jì)坍落度為13～16cm，而加水量仍為94kg；還有同等級(jí)混凝土設(shè)計(jì)坍落度相同，三級(jí)配加水量大于二級(jí)配加水量的反?，F(xiàn)象。如A2-P10三級(jí)配混凝土加水量為110kg，改為二級(jí)配后加水量減為99kg。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求應(yīng)降低W/C時(shí)，卻在增加水泥用量的同時(shí)，又增加了用水量，顯然與我們的做法不同。

三、采取的措施

1．按設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，參考混凝土強(qiáng)度保證率，確定配制強(qiáng)度
合同《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C70,評(píng)定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是：
①任何5個(gè)連續(xù)抗壓試驗(yàn)結(jié)果的平均值要大于等于規(guī)定強(qiáng)度；
②5個(gè)連續(xù)抗壓試驗(yàn)結(jié)果中低于規(guī)定強(qiáng)度的試件不得多于1個(gè)，最低的試驗(yàn)結(jié)果與規(guī)定抗壓強(qiáng)度之值不得大于3.5MPa。

這里沒有明確提出各部位工程混凝土強(qiáng)度保證率。若采用國(guó)內(nèi)混凝土配制強(qiáng)度的做法，可較好地從根本上保證設(shè)計(jì)強(qiáng)度。若混凝土強(qiáng)度保證率按80%(最低限)考慮，按實(shí)際混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)平均離差系數(shù)(CV)0.10計(jì)算，其混凝土配制強(qiáng)度應(yīng)為：

R配=R標(biāo)/ 齡期 統(tǒng)計(jì)組數(shù) 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 離差系數(shù) 評(píng)價(jià) 保證率 65 28 491 71.1 7.02 0.10 - 80.7 70 90 407 804 6.91 0.09 優(yōu)良 93.3   4．調(diào)整混凝土流動(dòng)性測(cè)試技術(shù) 我國(guó)現(xiàn)行規(guī)程未作專門要求，建議在室內(nèi)建立坍落度與擴(kuò)散度的測(cè)試數(shù)據(jù)關(guān)系，現(xiàn)場(chǎng)以擴(kuò)散度為主，坍落度為輔，評(píng)定流動(dòng)性。國(guó)內(nèi)有資料介紹將坍落度桶倒置，裝滿后測(cè)試拌和物流：下的時(shí)間來評(píng)定混凝土可泵性的方法可以參考。
5．高強(qiáng)混凝土質(zhì)量統(tǒng)計(jì)評(píng)估方法探討 采用現(xiàn)行《水工混凝土施工規(guī)范》SDJ207-82中規(guī)定的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。當(dāng)樣本數(shù)量大于30組時(shí)，計(jì)算出強(qiáng)度保證率，以抗壓強(qiáng)度離差系數(shù)值大小判定優(yōu)劣等級(jí)。C70混凝土的離差系數(shù)CV均為0.09～0.10，均勻性為“優(yōu)秀”；依據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001規(guī)定衡量混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平以試件28天齡期抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差表示。從標(biāo)準(zhǔn)差絕對(duì)數(shù)值來講，已超過了6.0MPa，就這樣的標(biāo)準(zhǔn)差而言，已不是高水平、高質(zhì)量的混凝土。

可見這兩個(gè)規(guī)范具體評(píng)價(jià)混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平時(shí)的結(jié)論是不一致的，建議專家對(duì)高標(biāo)號(hào)混凝土質(zhì)量評(píng)定方法進(jìn)行研究。
五、結(jié) 語(yǔ)
經(jīng)過了大量的生產(chǎn)實(shí)踐和驗(yàn)證試驗(yàn)，C70泵送高強(qiáng)混凝土在小浪底工程取得了成功地運(yùn)用。體會(huì)如下： 　　
①選用水泥等級(jí)應(yīng)不低于42.5MPa，W/C控制在0.23～0.26；特別是應(yīng)選用低堿含量、低水化熱的水泥品種。 　　
②粗骨料最大粒徑應(yīng)小于等于63mm，宜用或多用人工碎石，增加骨料表面與水泥的膠結(jié)能力。 　　
③宜摻用20%左右的粉煤灰，硅粉摻量以5%～8%為宜；用7天或28天齡期控制早期強(qiáng)度，將強(qiáng)度設(shè)計(jì)齡期定為56天或如天或者更長(zhǎng)。 　　
④泵送混凝土的流動(dòng)性測(cè)試，建議采用坍落度與擴(kuò)散度相結(jié)合的測(cè)試方法評(píng)估其和易性。
(作者為小浪底工程咨詢有限公司西霞院項(xiàng)目部副總監(jiān)、高級(jí)工程師)

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