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摘要：本文通过对伦潭大坝碾压混凝土配合比优选及性能试验研究工作，确定伦潭大坝碾压混凝土的用水量、砂率、骨料级配、水胶比、粉煤灰掺量等配合比参数，提出满足设计要求的混凝土推荐配合比，为坝体的设计和施工提供依据。
关键词：碾压混凝土 配合比 优选
中图分类号：TU528文献标识码： A
一 、大坝碾压混凝土的设计指标
伦潭水利枢纽工程地处铅山县天柱山乡境内，距县城约50km，坝址位于铅山河支流杨村水中游，在伦潭工具厂上游约400m处，是一座具有防洪、灌溉、发电、供水等综合效益的的大（2）型控制性水利枢纽工程，大坝采用碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高90.4m。伦潭水利枢纽工程大坝碾压混凝土标号及主要设计指标见表1。
表1 大坝碾压混凝土标号及主要设计指标
二、大坝碾压混凝土配合比设计
配合比优选试验的目的是在满足坝体结构要求的强度、耐久性和施工和易性等条件下，通过试验优化选择配合比设计参数，经济合理地确定混凝土单位体积中各组成材料的用量。混凝土配合比参数包括用水量、水胶比、砂率、骨料级配、粉煤灰掺量、外加剂品种与最优掺量，以及砂石骨料用量等。
本工程碾压混凝土配合比优选试验由中国水利水电科学研究院进行，碾压混凝土配合比优选试验采用玉鹰牌P.O42.5水泥和黄金埠电厂粉煤灰，外加剂为山西桑穆斯建材化工有限公司生产的RC改性高效减水剂和AE引气剂。
根据大坝碾压混凝土标号及主要设计指标，碾压混凝土的配制强度见表2。
表2 大坝分区碾压混凝土配制强度
三、 三级配碾压混凝土配合比优选
3.1 用水量
混凝土的用水量主要受施工所需的工作性（稠度，VC值）、骨料最大粒径和级配、粉煤灰品质与掺量、外加剂的品质和掺量，以及含气量等因素的影响。
三级配碾压混凝土的用水量采用试拌法确定，固定外加剂掺量、粉煤灰掺量，调整用水量使混凝土的VC值满足设计要求后，再进行最优砂率试验。试验选择的水胶比为0.50，粉煤灰掺量55%，砂率32%，粗骨料级配采用小石∶中石：大石=30∶40：30。通过试拌，坝体三级配碾压混凝土的用水量为86 kg/m3，VC值可满足4s～8s的要求，试验结果见表3。
表3 三级配碾压混凝土用水量试验结果
3.2 最优砂率
砂率是指1m3混凝土中砂占骨料总量的比例。混凝土振动密实的理想条件是：石子的空隙恰好被砂填充包裹，而砂的空隙恰好被水泥灰浆填充包裹，并有一定的富裕量，即各级颗粒充分填充而不发生颗粒干扰。选择最优砂率可得到最易压实的碾压混凝土，在选择砂率时还要考虑碾压混凝土施工中对骨料分离的影响。
最优砂率采用试验法确定，即在一定的原材料条件下，通过试验选择稠度（VC值）小，和易性良好时的砂率。混凝土试拌时固定用水量、水胶比、外加剂掺量和粗骨料级配等参数，通过测试不同砂率下混凝土的VC值，观察其和易性及振动泛浆密实等情况，选择VC值最小，和易性好的一组作为最优砂率。
通过试验，选定大坝三级配碾压混凝土的砂率为32％。最优砂率试验结果见表4。
表4三级配碾压混凝土最优砂率试验结果
3.3 外加剂掺量
外加剂掺量试验结果见表5。试验结果表明，RC改性高效减水剂在推荐掺量0.6％下可满足碾压混凝土施工和易性的要求，AE引气剂掺量以达到满足抗冻要求的含气量范围(3％～4％)为控制标准，掺量在0.025%~0.03%时可满足含气量的要求。
表5三级配碾压混凝土引气剂掺量试验结果
3.4 水胶比和粉煤灰掺量
碾压混凝土的最大水胶比和粉煤灰的最大掺量首先要满足耐久性要求，其次满足强度设计要求，取其中较小值作为配合比的设计参数。试验选择3个水胶比、3个粉煤灰掺量，根据碾压混凝土不同龄期的抗压强度与胶水比的关系，以及抗冻和抗渗耐久性试验结果，确定混凝土的最大水膠比和粉煤灰最大掺量，试验配合比见表6，试验结果见表7。
表6 三级配碾压混凝土水胶比、粉煤灰掺量选择试验配合比
从试验结果看，三级配碾压混凝土的抗压强度随水胶比的降低而增加，相同水胶比条件下随水泥用量的增加而提高。在试验的配合比中，除水胶比0.54和0.51，水泥用量65kg/m3配合比混凝土的90d抗压强度不满足设计要求外，其余配合比的抗压强度全部满足设计要求。综合考虑混凝土的耐久性要求，并参考其他水电工程大坝混凝土配合比，推荐进行性能试验的三级配碾压混凝土的配合比参数选取为水胶比0.50，水泥用量70kg/m3，相应的粉煤灰用量为102 kg/m3。
表7 三级配碾压混凝土抗压强度与水胶比和粉煤灰掺量的关系试验结果
4.1 用水量及骨料级配
二级配碾压混凝土用水量和骨料级配试验结果见表8，试验方法与三级配碾压混凝土相同，高效减水剂掺量为0.6%，引气剂掺量为2.6/万。根据新拌混凝土性能与和易性观察，结合最优砂率试验结果，初步选定二级配碾压混凝土的用水量为100kg/m3，中石与小石的比例为55:45。
表8 二级配碾压混凝土用水量试验结果
试验
4.2最优砂率
二级配碾压混凝土的最优砂率试验方法与三级配相同，试验结果见表9。通过试拌，优选的大坝二级配碾压混凝土的最优砂率为40%，VC值4.3s，和易性良好，混凝土振实泛浆容易。
表9 二级配碾压混凝土最优砂率试验结果
4.3 水胶比和粉煤灰掺量
二级配碾压混凝土主要用于大坝上下游面，需具有较好的抗渗能力，配合比优选设计时一般选择比三级配碾压混凝土低的粉煤灰掺量，同时考虑与三级配碾压混凝土的性能相匹配，本次试验选用50%粉煤灰掺量，进行不同水胶比与抗压强度的关系试验，配合比见表10，试验结果见表11。
表10 不同水胶比二级配碾压混凝土的试验配合比
表11 不同水胶比二级配碾压混凝土试验结果
从试验结果看，在50%粉煤灰掺量下，二级配碾压混凝土的抗压强度全部满足设计要求，且富裕度较高。推荐进行性能试验的二级配碾压混凝土配合比参数为水胶比0.50，粉煤灰掺量50%。
五、 结论
通过配合比优选试验，确定不同级配碾压混凝土的用水量、最优砂率、骨料级配、外加剂掺量、粉煤灰掺量及水胶比等配合比参数，从新拌混凝土性能看，VC值可满足4～8s的要求，振动泛浆容易，和易性良好。从混凝土力学性能试验结果看，各推荐配合比参数下碾压混凝土90d抗压强度可满足设计要求，可为为大坝碾压混凝土的施工提供依据。
作者简介：谢卫生（1971-），江西新余人，高级工程师，从事水工结构设计、科研工作；
关键词：碾压混凝土 配合比 优选
中图分类号：TU528文献标识码： A
一 、大坝碾压混凝土的设计指标
伦潭水利枢纽工程地处铅山县天柱山乡境内，距县城约50km，坝址位于铅山河支流杨村水中游，在伦潭工具厂上游约400m处，是一座具有防洪、灌溉、发电、供水等综合效益的的大（2）型控制性水利枢纽工程，大坝采用碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高90.4m。伦潭水利枢纽工程大坝碾压混凝土标号及主要设计指标见表1。
表1 大坝碾压混凝土标号及主要设计指标
二、大坝碾压混凝土配合比设计
配合比优选试验的目的是在满足坝体结构要求的强度、耐久性和施工和易性等条件下，通过试验优化选择配合比设计参数，经济合理地确定混凝土单位体积中各组成材料的用量。混凝土配合比参数包括用水量、水胶比、砂率、骨料级配、粉煤灰掺量、外加剂品种与最优掺量，以及砂石骨料用量等。
本工程碾压混凝土配合比优选试验由中国水利水电科学研究院进行，碾压混凝土配合比优选试验采用玉鹰牌P.O42.5水泥和黄金埠电厂粉煤灰，外加剂为山西桑穆斯建材化工有限公司生产的RC改性高效减水剂和AE引气剂。
根据大坝碾压混凝土标号及主要设计指标，碾压混凝土的配制强度见表2。
表2 大坝分区碾压混凝土配制强度
三、 三级配碾压混凝土配合比优选
3.1 用水量
混凝土的用水量主要受施工所需的工作性（稠度，VC值）、骨料最大粒径和级配、粉煤灰品质与掺量、外加剂的品质和掺量，以及含气量等因素的影响。
三级配碾压混凝土的用水量采用试拌法确定，固定外加剂掺量、粉煤灰掺量，调整用水量使混凝土的VC值满足设计要求后，再进行最优砂率试验。试验选择的水胶比为0.50，粉煤灰掺量55%，砂率32%，粗骨料级配采用小石∶中石：大石=30∶40：30。通过试拌，坝体三级配碾压混凝土的用水量为86 kg/m3，VC值可满足4s～8s的要求，试验结果见表3。
表3 三级配碾压混凝土用水量试验结果
3.2 最优砂率
砂率是指1m3混凝土中砂占骨料总量的比例。混凝土振动密实的理想条件是：石子的空隙恰好被砂填充包裹，而砂的空隙恰好被水泥灰浆填充包裹，并有一定的富裕量，即各级颗粒充分填充而不发生颗粒干扰。选择最优砂率可得到最易压实的碾压混凝土，在选择砂率时还要考虑碾压混凝土施工中对骨料分离的影响。
最优砂率采用试验法确定，即在一定的原材料条件下，通过试验选择稠度（VC值）小，和易性良好时的砂率。混凝土试拌时固定用水量、水胶比、外加剂掺量和粗骨料级配等参数，通过测试不同砂率下混凝土的VC值，观察其和易性及振动泛浆密实等情况，选择VC值最小，和易性好的一组作为最优砂率。
通过试验，选定大坝三级配碾压混凝土的砂率为32％。最优砂率试验结果见表4。
表4三级配碾压混凝土最优砂率试验结果
3.3 外加剂掺量
外加剂掺量试验结果见表5。试验结果表明，RC改性高效减水剂在推荐掺量0.6％下可满足碾压混凝土施工和易性的要求，AE引气剂掺量以达到满足抗冻要求的含气量范围(3％～4％)为控制标准，掺量在0.025%~0.03%时可满足含气量的要求。
表5三级配碾压混凝土引气剂掺量试验结果
3.4 水胶比和粉煤灰掺量
碾压混凝土的最大水胶比和粉煤灰的最大掺量首先要满足耐久性要求，其次满足强度设计要求，取其中较小值作为配合比的设计参数。试验选择3个水胶比、3个粉煤灰掺量，根据碾压混凝土不同龄期的抗压强度与胶水比的关系，以及抗冻和抗渗耐久性试验结果，确定混凝土的最大水膠比和粉煤灰最大掺量，试验配合比见表6，试验结果见表7。
表6 三级配碾压混凝土水胶比、粉煤灰掺量选择试验配合比
从试验结果看，三级配碾压混凝土的抗压强度随水胶比的降低而增加，相同水胶比条件下随水泥用量的增加而提高。在试验的配合比中，除水胶比0.54和0.51，水泥用量65kg/m3配合比混凝土的90d抗压强度不满足设计要求外，其余配合比的抗压强度全部满足设计要求。综合考虑混凝土的耐久性要求，并参考其他水电工程大坝混凝土配合比，推荐进行性能试验的三级配碾压混凝土的配合比参数选取为水胶比0.50，水泥用量70kg/m3，相应的粉煤灰用量为102 kg/m3。
表7 三级配碾压混凝土抗压强度与水胶比和粉煤灰掺量的关系试验结果
4.1 用水量及骨料级配
二级配碾压混凝土用水量和骨料级配试验结果见表8，试验方法与三级配碾压混凝土相同，高效减水剂掺量为0.6%，引气剂掺量为2.6/万。根据新拌混凝土性能与和易性观察，结合最优砂率试验结果，初步选定二级配碾压混凝土的用水量为100kg/m3，中石与小石的比例为55:45。
表8 二级配碾压混凝土用水量试验结果
试验
4.2最优砂率
二级配碾压混凝土的最优砂率试验方法与三级配相同，试验结果见表9。通过试拌，优选的大坝二级配碾压混凝土的最优砂率为40%，VC值4.3s，和易性良好，混凝土振实泛浆容易。
表9 二级配碾压混凝土最优砂率试验结果
4.3 水胶比和粉煤灰掺量
二级配碾压混凝土主要用于大坝上下游面，需具有较好的抗渗能力，配合比优选设计时一般选择比三级配碾压混凝土低的粉煤灰掺量，同时考虑与三级配碾压混凝土的性能相匹配，本次试验选用50%粉煤灰掺量，进行不同水胶比与抗压强度的关系试验，配合比见表10，试验结果见表11。
表10 不同水胶比二级配碾压混凝土的试验配合比
表11 不同水胶比二级配碾压混凝土试验结果
从试验结果看，在50%粉煤灰掺量下，二级配碾压混凝土的抗压强度全部满足设计要求，且富裕度较高。推荐进行性能试验的二级配碾压混凝土配合比参数为水胶比0.50，粉煤灰掺量50%。
五、 结论
通过配合比优选试验，确定不同级配碾压混凝土的用水量、最优砂率、骨料级配、外加剂掺量、粉煤灰掺量及水胶比等配合比参数，从新拌混凝土性能看，VC值可满足4～8s的要求，振动泛浆容易，和易性良好。从混凝土力学性能试验结果看，各推荐配合比参数下碾压混凝土90d抗压强度可满足设计要求，可为为大坝碾压混凝土的施工提供依据。
作者简介：谢卫生（1971-），江西新余人，高级工程师，从事水工结构设计、科研工作；