驮英水库大坝混凝土的配合比和性能试验

靳 璐

(新疆水利水电勘测设计研究院检测试验研究中心，乌鲁木齐 830000)

1 概 述

驮英水库主要位于广西省，是由发电引水洞、拦河坝、电站厂房、溢洪道、导流泄洪洞等部分构成。水库在一般情况下，蓄水位在235.6m，总库容量在2.32亿m3，电站装机容量在20.6MW，从建立最初到现阶段，每年平均发电量约为5110kW·h。整个大坝是采用沥青混凝土心墙铸造而成，最大坝高约为72.2m。沥青混凝土心墙具有良好的变形能力、抗震能力以及防水性能，是目前为止最常用建造大坝的方式，且广泛应用于水利水电工程当中。由于心墙沥青混凝土性能影响因素处于多样化，如环境因素、原材料性能因素、配合比信息因素。再加上不同水利工程所使用的原材料之间与环境条件存在较大差距，因此，想要提高大坝混凝土施工强度，就必须要根据实际工程情况，进行原材料配合比研究，发现最合理、最科学的原材料配合比。目前中国采用的混凝土配合比都是通过配合比研究途径产生，从而确定其沥青用量、级配指数、填料用量3个方面的数据[1]。

2 实验原材料

驮英水库大坝沥青混凝土墙骨料是来自灰岩料场的灰岩料，填料是通过人工碎石加工的灰岩矿粉，沥青则是采用70#沥青。在整个配合比实验开始前，要检测原材料性能，发现原材料性能如下：

2.1 沥青

实验选用70#沥青，实验用沥青检测结果，见表1。

表1 实验用沥青检测结果

2.2 粗骨料

粗骨料是来自本地的滑山灰岩，经过专业人员破碎后，将这些粗骨料分为9.5-13.2mm、132-20mm、5.0-9.5mm、2.2-5.0mm四个级别。粗骨料检测结果，见表2。

表2 粗骨料检测结果

2.3 细骨料

细骨料同样是采用本地滑山灰岩加工而来，粒径为0.073-2.350mm。细骨料检测结果，见表3。

表3 细骨料检测结果

2.4 填料

实验采用本地石灰岩粉作为主要填料，填料检测结果，见表4。

表4 填料检测结果

根据以上检测结果不难发现，在配合比当中所采用的填料、细骨料、沥青、粗骨料都符合中国相关规定。

3 初选配合比实验

3.1 矿料级配指数r的选择

水工沥青混凝土矿料级配主要是通过丁朴荣教授所建立的公式计算：

(1)

式中：Pi为孔径为di的过筛率；P0.075为填料用量；Di为筛孔尺寸；Dmax为矿料最大粒径；R为级配指数。

根据以上公式，可以确定沥青混凝土矿料级配当中的3个参数信息(r、P0.075、Dmax)。本次参与实验的最大骨料直径为19mm；矿料级配指数r为0.44/0.36/0.40三种。

3.2 沥青含量B的选择

沥青含量是整个沥青混凝土配比当中重要的环节[2]。根据专业人员调查发现，沥青混凝土当中的沥青结构主要是由自由沥青与结构沥青两种，结构沥青是提高沥青混凝土黏附力的重要因素，而在自由沥青当中存在会影响沥青黏附力的物质。当沥青含量较低时，会形成结构沥青，但随着沥青含量不断提高，沥青会形成一种专业薄膜，逐渐依附在矿料颗粒表面，而沥青胶浆是黏聚力最强的物质；而当沥青含量不断提高时，会在颗粒之间形成自由沥青，会对沥青混凝土的黏聚力造成一定影响[3]。

3.3 填料用量F的选择

本次实验填料用量分别选择了10%、12%、14%三种类型。

3.4 初选配合比实验结果

初选配合比实验是通过正交分析法，来选择合适的配合比参数，来形成马歇尔试件，从而检测出马歇尔试件的稳定性、流动值、孔隙率。初选配合比实验结果，见表5。根据研究结果发现，标准的马歇尔试件孔隙率在0.42-1.36%之间，能够满足规范技术要求；稳定性范围在6.84-7.34kn之间，流动范围在84.4-115.5之间。

表5 初选配合比实验结果

4 初步配合比的选择

4.1 沥青含量对基本性能的影响

本次配合比实验在分析沥青含量对沥青混凝土基本性能影响过程当中，将固定级配指数r=0.40、填料用量F=12%情况下，分析沥青焊料对沥青混凝土基本性能的影响[4]。发现沥青混凝土基本性能与沥青含量有直接联系，沥青含量对孔隙率的影响，见图1。当沥青含量在6.3-6.9之间移动时，沥青含量对试件孔隙率的影响总体表现为，随着沥青含量不断提高，试件孔隙率会逐渐变小。同时沥青含量在6.3-6.6之间时，孔隙率变化不大。随着沥青含量不断提高，沥青性能与强度会降低，变形功能会提高，主要表现为当沥青含量提高时，沥青混凝土马歇尔稳定度会降低，而其流动值会提高。但沥青含量从6.6一直提高到6.9时，孔隙率同样变化不大，但伴随着沥青含量提高，沥青混凝土马歇尔稳定性会降低，变形性能会提高。从以上数据显现，当沥青含量为6.6%时，对于沥青混凝土心墙而言最有利[5]，填料用量对孔隙率的影响，见图2。

图1 沥青含量对孔隙率的影响 图2 填料用量对孔隙率的影响

4.2 填料用料对基本性能的影响

在大坝施工过程中，通常会采用应用方式较广的沥青混凝土施工技术，以沥青为主要施工核心，按照施工设计图纸，对钢筋进行沥青混凝土浇筑，使沥青混凝土和钢筋完美融合在一起，提高钢筋混凝土的坚固性，加强大坝工程的坚固性，在进行沥青混凝土钢筋调配时，为了保证钢筋混凝土的强度，对于钢筋混凝土的配比工作也是非常重要的，正确的材料配比，可以大大提升钢筋混凝土的强度，所以想要保证大坝工程的安全性，混凝土施工技术的创新是非常有必要[6]。而本次实验是针对沥青含量进行研究，将沥青的含量规定在6.6%、级配指数限定在0.40。通过对比三种填料用料，进一步分析填料用量对沥青混凝土的性能影响。填料用量对稳定度的影响，见图3；填料用量对流值的影响，见图4。

图3 填料用量对稳定度的影响 图4 填料用量对流值的影响

5 结 语

综上所述，随着中国综合实力不断提升，我国正式进入经济时代，社会经济建设也得到飞速发展，在经济发展的过程中，水利水电工程对于经济建设尤为重要，它可以有效提高企业的总体经济。通常会采用混凝土为主要的建筑材料，混凝土的强度高、有较高的耐久性，可以帮助中国建设大量的水利水电工程，本次采用正交分析方法，对沥青混凝土重要指标中的孔隙率、马歇尔稳定度和流值等进行比较，同时进行沥青混凝土初选配合比试验，初步选出2组较优的配合比进行全面性能试验，得到推荐工程使用的最优配合比。