某水利枢纽工程溢洪道抗冲磨混凝土配合比试验研究

王娅鸿

（贵州黔水科研试验测试检测工程有限公司，贵州 贵阳 550000）

1 溢洪道C40W8F100抗冲磨混凝土配合比试验研究概述

1.1 工程概况

夹岩水库包括水源、供水及骨干输水工程等三大部分。水库坝址距离毕节市城区约50 km，下游约2 km 有211 省道通过。坝址以上集雨面积4 312 km2。混凝土面板堆石坝布置于河床，开敞式溢洪道、泄洪洞和放空洞布置于左岸；发电引水系统和坝后电站厂房布置于右岸；坝后电站附近陈家大沟布置挡渣坝及排洪涵管和隧洞；上游库尾伏流段大、中及小天桥处各布置两条分洪隧洞。混凝土面板堆石坝最大坝高154 m。

水库正常蓄水位1 323 m，总库容13.23亿m3。工程Ⅰ等属大⑴型工程。混凝土面板堆石坝、溢洪道、泄洪洞、放空洞、坝后电站取水口、灌溉取水口为1级建筑物。

1.2 混凝土配制强度确定

溢洪道及放空洞等部位，C40二级配混凝土配制强度：

式中：fcu，0为混凝土配制强度48.20 MPa；fcu，k为混凝土28 d龄期的设计抗压强度40 MPa；t 为保证率系数1.645，由给定的保证率P=95%选定；σ为混凝土强度标准差5 MPa。

1.3 混凝土配合比用水量及砂率确定

试验采用固定水胶比，调整用水量及砂率拌制混凝土，观察混凝土的和易性及测定其坍落度。

2 溢洪道C40W8F100抗冲磨混凝土配合比试配试验

2.1 计算抗冲磨混凝土配合比的各种材料用量

按规范进行混凝土配合比试配试验。采用绝对体积法计算混凝土配合比，计算各种材料用量如下。

2.1.1 每立方米混凝土胶凝材料用量（mc+mp）

式中：mc+mp为计算配合比胶凝材料用量（kg）；mw为计算配合比用水量（kg）；w/（c+p）为混凝土水胶比。

2.1.2 每立方米混凝土的掺合料用量（mp）

式中：mp为掺合料用量（kg）；Pm为掺合料掺量（%）。

2.1.3 每立方米混凝土的水泥用量（mc）

式中：mc为每立方米混凝土中水泥用量（kg）。

2.1.4 采用绝对体积法计算混凝土配合比时砂、石料用量

式中：mg为每立方米混凝土的石料用量（kg）；ms为每立方米混凝土的砂料用量（kg）；Sv为体积砂率（%）；α为混凝土含气量；Vs，g为砂、石绝对体积（m3）；ρw为水密度（kg/m3）；ρc为水泥密度（kg/m3）；ρp为掺合料密度（kg/m3）；ρs为砂料饱和面干表观密度（kg/m3）；ρg为石料饱和面干表观密度（kg/m3）。

试配配合比按照《水工混凝土试验规程》水胶比依次增减，变化幅度0.05，砂率相应增减1%，进行配合比试验。

2.2 混凝土配合比试配及其性能试验结果

C40W8F100 抗冲磨混凝土采用大坝料场骨料进行了以下三种方案，粗骨料粒径5～20 mm、20～40 mm 连续两级配（4∶6）：①方案一：水泥+粉煤灰20%+高效减水剂+骨料。得到配合比试配试验及性能试验结果（KCM1F20-0.42、KCM1F20-0.37 及KCM1F20-0.32 三组）。②方案二：水泥+粉煤灰20%+抗冲磨剂+骨料。获得配合比试配试验及性能试验结 果（KCM2F20-0.45、KCM2F20-0.40 及KCM2F20-0.35 三组）。③方案三：水泥+粉煤灰20%+高效减水剂+抗冲磨剂+骨料。可得配合比试配试验及性能试验结果（KCM3F20-0.39、KCM3F20-0.34及KCM3F20-0.29三组）。

2.3 混凝土配合比试配试验的抗压强度与胶水比曲线关系

图1 KCM3F20掺抗冲磨剂28 d抗压强度与胶水比关系图

2.4 各方案混凝土配合比参考表

根据以上试配试验结果，按混凝土胶水比与抗压强度的线性关系，确定满足设计要求的配合比，见表2。

表2 溢洪道C40W8F100抗冲磨混凝土配合比参考表

3 抗冲磨混凝土配合比复核试验与推荐配合比

3.1 混凝土配合比复核试验

根据试配试验结果，抗压强度满足要求的各种方案配合比复核试验，确定推荐配合比。溢洪道C40W8F100 抗冲磨混凝土复核配合比及各方案复核试验性能结果（此略）。

3.2 推荐配合比

掺抗冲磨剂提高混凝土抗冲磨强度32.60%；单掺抗冲磨剂不掺高效减水剂混凝土配合比用水量偏大，胶材用量偏高，经济性较差；混掺高效减水剂与抗冲磨剂，混凝土和易性较好，选用混掺高效减水剂与抗冲磨剂配合比。溢洪道C40W8F100抗冲磨混凝土推荐配合比方案见表3。

表3 混凝土推荐配合比

4 结语

综上可知，工程概况，混凝土配制强度、配合比最佳砂率及用水量确定方法；计算抗冲磨混凝土配合比的各种材料用量，进行混凝土配合比试拌、混凝土性能研究，选定最优混凝土配合比。经溢洪道抗冲磨常态混凝土各方案配合比复核试验及性能复核试验，确定满足设计施工推荐配合比。