大坝防渗墙混凝土配合比设计终稿.doc

1.概述11.1工程概况11.2枢纽建筑物布置12混凝土配合比设计32.1原材料性能及技术条件比较32.2混凝土配合比的优化与调整4（2）水灰比的确定6（3）砂率的确定6（4）骨料级配的确定63 试验方法64 混凝土配合比试验及其结果74. 1混凝土配合比试件要求：74. 2混凝土配合比环境条件要求：74. 3混凝土配合比检测依据：74. 4混凝土配合比主要仪器设备：84. 5室内试拌试验84.6混凝土强度与灰水比的关系14.7 配制强度的确定104.8混凝土配合比水灰比的确定115推荐的混凝土配合比参数126 混凝土配合比使用条件136.1 水泥136.2 砂子136.3 坍落度146.4粗骨料各级比例的确定146.5 外加剂146.6衡量147施工过程的质量控制148原材料、半成品、成品试验检测168.1 原材料采购168.2 原材料质量检测试验1781.概述1.1工程概况长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，工程区地处大渡河上游金汤河口以下约4km7km河段上，坝址上距丹巴县城约85km，下距泸定县城约50km。大渡河为不通航河流，工程区距铁路线较远，公路有省道S211线从工程区通过，并在瓦斯河口与国道318线相接，可较方便地连接外围交通干道及大、中城市，交通较方便，周边有成都、眉山、雅安以及乐山等重要城市。长河坝水电站是以单一发电为主的大型水库电站，无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。工程为一等大（1）型工程，挡水、泄洪、引水及发电等永久性主要建筑物为1级建筑物，永久性次要建筑物为3级建筑物，临时建筑物为3级建筑物。电站采用水库大坝、首部式地下引水发电系统开发。电站总装机容量2600MW，水库正常蓄水位1690m，具有季调节能力。1.2枢纽建筑物布置枢纽建筑物由拦河大坝、泄水系统、引水发电系统组成。拦河大坝为砾石土心墙堆石坝，坝顶高程1697.00m，最大坝高240.0m，坝顶长度502.85m，坝顶宽度16.0m，上游坝坡1:2，在1645.00m高程处设5.0m宽马道，下游坝坡1:2，在1645.00m、1595.00m、1545.00m高程处各设5.0m宽马道。大坝心墙底高程1457.00m，心墙顶高程1696.40m，心墙顶宽6.0m，上、下游坡均为1:0.25，高程1457.00m处宽125.70m，与两岸接触部位采用水平厚度3.0m的高塑性粘土，上、下游分别设反滤料，上游反滤水平厚度8.0m，下游反滤层共两层，为反滤层1和反滤层2，水平厚度各6.0m，总计厚度12.0m，上、下游反滤料与坝体堆石之间均设过渡层，上、下游过渡层水平厚度均为20.0m。心墙范围内的覆盖层基础进行固结灌浆，深5.0m，梅花形布置，间排距2.5m2.5m。心墙下部河床覆盖层设置2道间隔14.0m的混凝土防渗墙防渗，上游墙厚度1.4m，下游墙厚度1.2m，心墙底面1457.00m高程以下最大墙深约50.0m。上游防渗墙与心墙间采用廊道式连接，上游防渗墙下接帷幕灌浆，墙下帷幕灌浆最低高程1290.00m，最大深度约117.00m；下游防渗墙与心墙间采用插入式连接，防渗墙插入心墙深度约15.00m，下游防渗墙下接帷幕灌浆最低高程1397.00m，最大深度约10.0m。基础灌浆廊道及混凝土刺墙周围采用高塑性粘土。混凝土设计指标见表1混凝土设计指标 表1 技术指标龄期（d）2890180360抗压强度（MPa）30455055弹性模量（Gpa）28/3540抗渗等级（W）/W12/抗冻等级（F）F50/混凝土物理特性要求如下：1） 混凝土入孔时的坍落度为1822cm。2） 扩散度为3440cm。3） 坍落度保持在15cm以上的时间应不小于1h。4） 混凝土的初凝时间应不小于6h，终凝时间不宜大于24h。5） 混凝土的密度不小于2400kg/m3。2混凝土配合比设计2.1原材料性能及技术条件比较用于工程中的原材料，项目部经多方考查综合对比，并对厂家的资质等进行了评审后确立了质量生产稳定、生产能力满足要求的可靠的厂家作为工程原材料的供应方，从而在源头上对工程质量提供了保证。原材料进入工地以后，建立材料的标识，并及时送检工地试验室，检验不合格的原材料不用在工程上。（1）水泥。本工程使用的水泥是由四川峨胜水泥股份有限公司生产的P.O42.5水泥，从抽检情况看，水泥比表面积均值330m3/kg,3d抗压强度均值为18.5 MPa，抗折强度均值为4.6 MPa；28d抗压强度均值为49.7MPa，抗折强度均值为8.2MPa。(2)粉煤灰。现场掺用的选用的粉煤灰为成都博磊资源循环开发有限公司生产的I级粉煤灰和四川巴蜀江油电力工程分公司生产的级粉煤灰，由厂家直接提供，经检测，物性指标均满足要求(其中I级灰细度6.1%，烧失量2.8%，需水量比94%；级灰细度17.5%，烧失量5.4%，需水量比102%)，两种粉煤灰质量均满足GB/T1596-2005标准要求。I级灰在保证混凝土质量和强度方面具有明显优势，施工中以使用成都博磊资源循环开发有限公司生产的I级粉煤灰为主，四川巴蜀江油电力工程分公司生产的级粉煤灰作为供货不足情况下的补充材料，从而有效地满足强度要求，保证质量要求。（3）外加剂。在外加剂的选用上，依据前几标段施工经验，通过择优选择，最终选用的外加剂为江苏博特新材料有限公司生产的JM-II(C)型缓凝高效减水剂（掺量为：0.8%，减水率17.8%）和GYQ型引气剂（掺量为：0.5/万，减水率6.8%）。（4）砂石骨料。1.天然骨料，采用长河坝电站大坝基坑河床天然砂砾料作为天然骨料，对骨料人工进行筛分、清洗，我单位与监理工程师共同对该砂石骨料按照相关规范要求进行了抽样检测，结果满足规范及设计要求（设计要求人工砂细度模数：2.682.8，实测天然砂：F.M=2.60，表观密度：2770kg/m3；小石超逊径0%，针片状为3%，压碎指标为6.5%；中石超逊径0%，针片状为2%）。2.人工骨料，经监理工程师见证取样，采用十四局料场生产的人工骨料，考虑到由磨子沟砂石骨料加工系统生产的人工骨料与十四局料场生产的人工骨料存在差异，对以后生产的骨料加强控制（设计要求细度模数：2.682.8，人工砂细度模数为：F.M=2.76, 表观密度：2820kg/m3；小石超逊径0%，针片状为6%，压碎指标为7.5%，表观密度为2750 kg/m3；中石超经为2%、逊经3%，针片状为7%，表观密度为2750 kg/m3）。（5）水,采用饮用水。2.2混凝土配合比的优化与调整根据招投标文件以及设计技术指标，长河坝大坝防渗墙工程浇筑的混凝土为C30W12F50强度等级。配合比设计依据DL/T5330-2005水工混凝土配合比设计规程进行设计，有关参数设计方法如下：（1）混凝土配制强度：fcu，0=fcu，k+t式中：fcu，0为混凝土配制强度；fcu，k为混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值；为混凝土立方体抗压强度标准差；t为概率系数，由给定的保证率P选定2.2.1当设计龄期为28d时，抗压强度保证率P为95%。其他龄期混凝土抗压强度保证率应符合设计要求。2.2.2混凝土抗压强度标准差，按照同品种混凝土抗压强度统计资料确定。2.2.3当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值小于和等于25MPa时，其抗压强度标准差计算值小于2.5MPa时，计算配置抗压强度用的标准差取不小于2.5MPa；当混凝土设计龄期立方体抗压强度标准值等于或大于30MPa时，其抗压强度标准差计算值小于3.0MPa时，计算配置抗压强度用的标准差取不小于3.0MPa；2.2.4在初步计算时，可根据施工控制水平选用，待工程有了实测值后再调整，试验中，根据设计要求的保证率95%，t取1.645，值先按无施工控制资料考虑，按规范要求取=4.5MPa。按照=4.5MPa提供的混凝土配合比，经过施工取样验证，实际的=4.21MPa。因此，在配合比设计中，采用4.5MPa是符合规范要求的。但在实际施工中，根据多次混凝土配合比试验结果，结合工地混凝土试拌调整结果，采用的混凝土配合比必须满足设计要求。所以最终确定；按95%保证率，施工混凝土配合比的配制强度为fcu，0=37.40MPa。（2）水灰比的确定根据规范，先选用3个水灰比，采用原材料进行试验后建立混凝土强度与水灰比之间的回归方程。根据强度与水灰比的关系，选择相应于保证强度的水灰比。经过试验，建立了水灰比与强度的回归曲线，得出水灰比。（3）砂率的确定混凝土配合比中的砂率确定；按照DL /T5330-2005水工混凝土配合比设计规程，凝土配合比的砂率应根据混凝土试拌确定，经试拌，由于本配合比属于流动性混凝土，砂率在40%45%之间才能达到设计坍落度要求，本配合比选用40%42%的砂率，主要是考虑到了混凝土下现场浇注时的特殊工艺和保证混凝土质量。（4）骨料级配的确定骨料最佳级配的确定石通过试验和综合考虑现场施工工艺的特殊性确定的，最后选择了紧密堆积密度较大，用水量较少的级配组合。3 试验方法试验严格按照水工混凝土试验规程DL/T5150-2001执行。4 混凝土配合比试验及其结果4. 1混凝土配合比试件要求：混凝土抗压试件:150150150 mm3；混凝土弹性模量试件:150150300 mm3；混凝土抗冻试件:100100100 mm3。4. 2混凝土配合比环境条件要求： 拌和间: 室温1720；标养间: 室温203，湿度95%；水泥间: 室温201；力学间: 室温1720。4. 3混凝土配合比检测依据：通用硅酸盐水泥GB175-2007；用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596-2005；混凝土外加剂GB8076-2008；水工混凝土骨料试验规范DL/T5151-2001；水工混凝土施工规范DL/T5144-2001；水工混凝土配合比设计规程DL/T5330-2005。4. 4混凝土配合比主要仪器设备：混凝土配合比主要仪器设备序号名 称单位数量规格型号生产厂家1电液式压力试验机1台DYE-2000无锡建材设备机械厂2电脑恒应力压力试验机1台BC-300D北京恒应力科技有限公司3水泥胶砂搅拌机1台JJ-5无锡市精工建材试验设备厂4水泥净浆搅拌机1台NJ-160无锡市精工建材试验设备厂5电动抗折试验机1台LKZJ-500沈阳市长城机电厂6强制式混凝土搅拌机1台60沈阳巨林检验仪器设备制造有限公司7电子天平1台JM-B5002余姚市纪铭称量校验设备有限公司8电子称1台ACS-3浙江霸王衡器有限公司9电子天平1台XY1000B常州市幸运电子设备有限公司10混凝土贯入阻力仪1台120天津市建工仪器厂11混凝土含气量测定仪1台HC-7L中科联科学技术研究所制造4. 5室内试拌试验为了考察混凝土配合比单位用水量、最优砂率、混凝土强度与水灰比的变化关系，室内主要进行了以下试拌试验，试拌时，混凝土配合比所掺的JM-II(C)型缓凝高效减水剂掺量天然骨料为为胶材的0.7%、天然骨料为为胶材的0.8 %，GYQ型引气剂掺量为为胶材的0.5/万；粉煤灰取代水泥用量为30%、35%、40%；混凝土拌和物出机口坍落度按以下要求控制: 180mm220mm；根据大坝工程等级，试配依据水工混凝土配合比设计规程DL/T5330-2005进行试拌，试验结果见表2、表3、表4、表5、表6、表7、表8、表9、表10、表11、表12、表13:天然骨料+级粉煤灰 表2编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3） 28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40A10.4543.0301802801207836224152.800.020215450248033.141.425.6A242.035260140764634422220410246029.236.725.0A341.040240160746644430240410243028.835.823.4天然骨料+级粉煤灰 表3编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40B10.4040.0301803151357086374253.150.023235440241036.843.226.4B240.035292158708637425233456245033.241.425.1B340.040270180708637425235485246031.340.023.1天然骨料+级粉煤灰 表4编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40C10.5044.0301802521088186254172.520.018220465243030.237.724.1C244.035234126818625417225475247025.033.323.3C344.040216144818625417226405245020.131.222.3人工骨料+级粉煤灰 表5编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40D10.4545.0301752721178266064043.1120.019216453242035.743.426.4D245.035253136826606404219471246032.640.224.9D344.040233156808617411229500243027.139.023.1人工骨料+级粉煤灰 表6编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40E10.5046.0301752451058636074052.800.018224455242030.738.822.8E245.035227123844617414228480245028.137.022.5E344.040210140825630420223490247026.735.521.6人工骨料+级粉煤灰 表7编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40F10.4043.0301753071317686114083.500.022233475246038.946.727.2F241.035285153733632422220445243037.043.426.7F340.040262175715644429228440246031.742.025.3人工骨料+级粉煤灰 表8编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40G10.4545.0301752721178266064043.110.019220430244028.336.323.3G244.535253136817611408225500244025.834.422.7G344.040233156808617411225443245024.531.621.3人工骨料+级粉煤灰 表9编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40H10.5046.5301752451058726024012.800.018225465243025.030.821.5H246.035228122862608405215445248023.230.220.5H345.540210140853613409215445245021.228.020.3人工骨料+级粉煤灰 表10编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40I10.4041.0301753071317336324223.500.022225510244033.637.625.3I240.535285153724638425215545240031.734.623.7I340.040263175715643429222475248030.632.422.7天然骨料+级粉煤灰 表11编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40J10.4541.0301752721177536504332.720.019233545246025.131.624.4J240.035253136734661441220530243024.329.823.3J339.040233156716672448230540243022.227.522.6天然骨料+级粉煤灰 表12编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40K10.5042.0301752451057886524352.450.018225525244022.230.221.0K241.035227123769664442210490244020.427.020.2K340.040210140750675450215505245020.026.118.2天然骨料+级粉煤灰 表13编号水灰比（W/C）砂率（%）粉煤灰掺量（%）每方混凝土原材料用量（Kg）实 测坍 落度(mm)实 测扩 散度(mm)容重（Kg/m3）28d抗压强度（MPa）90d抗压强度（MPa）28d弹性模量（GPa）水水泥粉煤灰砂石子(mm)减水剂引气剂5-2020-40L10.4040.0301753071317156434293.070.022223530242029.438.622.2L239.035285153697654436225495246027.734.221.9L338.040263175679664443225425247024.430.720.715 4.6混凝土强度与灰水比的关系根据表2、表3、表4、表5、表6、表7、表8、表9、表10、表11、表12、表13的试验结果，可以计算混凝土及砂浆抗压强度与灰水比之间的回归关系式及曲线图，具体见图1、2、3、4、5、6:图1图2图3图4图5图6图7图8图9图10图11图12图13图14图15图16图17图18图19图20图21图22图23图244.7 配制强度的确定 为了确保混凝土的各种性能达到设计要求，在设计施工配合比时，应充分考虑施工质量的不均匀性。根据水工混凝土配合比设计规程DL/T5330-2005的规定，混凝土的概率度系数与强度保证率P之间的关系见表14；在工地无试验资料时，混凝土标准差可以参照表15选用。 概率度系数t与强度保证率P之间的关系 表14保证率（%）70.075.080.084.185.090.095.097.799.9概率度系数0.5250.6750.8401.01.0401.2801.6452.03.0 混凝土标准差值 表15砼强度标准差值(MPa)C15C20C25C30C35C40C45C50标准差值(MPa)3.54.04.55.05.5 根据表14、表15的取值，混凝土的试配强度按下式计算: Fcu.0=fcu.k+t=30+1.6454.5=37.40 MPa式14.8混凝土配合比水灰比的确定 综合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20、图21、图22、图23、图24和式1的数据可以确定满足设计要求的强度等级混凝土水灰比，见表16: 各设计设计强度等级的混凝土水灰比 表16混凝土强度等级粉煤灰掺量（%）粉煤灰型号骨料类型级配坍落度（mm）28天抗压配制强度（MPa）水灰比水灰比取 值C30W12F5040I级天然骨料二18022037.400.3990.4030级0.3270.3335I级人工骨料0.3980.4030级0.3660.375推荐的混凝土配合比参数 根据上述试验结果，并充分考虑到所用原材料质量、现场质量控制水平与室内试验的差异，根据表2、表3、表4、表5、表6、表7、表8、表9、表10、表11、表12、表13特提出以下混凝土配合比参数，见表17、表18、表19、表20: 天然骨料+ I级 混凝土（设计坍落度:180mm220mm）施工配合比参数推荐表 表17序号砼设计强度等级级配水灰比砂率(%)每方混凝土材料用量（kg/m3）水水泥I级粉煤灰砂子卵石(mm)减水剂引气剂52020401C30W12F50二0.40401802701807086374253.150.0225天然骨料+ 级 混凝土（设计坍落度:180mm220mm）施工配合比参数推荐表 表18序号砼设计强度等级级配水灰比砂率(%)每方混凝土材料用量（kg/m3）水水泥级粉煤灰砂子卵石(mm)减水剂引气剂52020401C30W12F50二0.33401753711596786104073.710.0265人工骨料+ I级 混凝土（设计坍落度:180mm220mm）施工配合比参数推荐表 表19序号砼设计强度等级级配水灰比砂率(%)每方混凝土材料用量（kg/m3）水水泥I级粉煤灰砂子碎石(mm)减水剂引气剂52020401C30W12F50二0.40411752851537336324223.5040.0219人工骨料+ 级 混凝土（设计坍落度:180mm220mm）施工配合比参数推荐表 表20序号砼设计强度等级级配水灰比砂率(%)每方混凝土材料用量（kg/m3）水水泥级粉煤灰砂子碎石(mm)减水剂引气剂52020401C30W12F50二0.37411753311427186204143.7840.0236注:混凝土配合比中使用的水泥均为峨胜P.042.5普通硅酸盐水泥。6 混凝土配合比使用条件6.1 水泥本配合比采用峨胜P.042.5普通硅酸盐水泥，水泥的各项性能指标必须符合GB175-2007通用硅酸盐水泥的相关要求；施工过程中不得随意改变水泥的品种及强度等级，如有变化，须重新进行混凝土配合比试验。6.2 砂子 现场拌制过程中，砂子细读模数每增减0.2，砂率增减1%，用水量相应的增（减）1.5kg/m3,并应根据配合比参数表中提供的相关参数重新计算每方混凝土中的各种材料用量。6.3 坍落度 现场使用时，坍落度每增（减）一级，用水量相应的增（减）5kg/m3, 并应根据配合比参数表中提供的相关参数重新计算每方混凝土中的各种材料用量。6.4粗骨料各级比例的确定混凝土级配组合确定原则是:不同比例的骨料级配与振实容重有直接关系，一般容重越大，空隙率越小，所需填充包裹的砂浆就越少，所以把振实容重最大的骨料级配作为最优级配；在骨料相同时，经过多次试验组合，确定的级配组合如下: 二级配流动性混凝土:50：506.5 外加剂该配合比中的外加剂掺量均以胶材用量为准，在现场使用时须根据实际情况配置成溶液，掺外加剂时减少的水量应从实际用水量中扣除。6.6衡量原材料衡量必须准确。7施工过程的质量控制质量检查验收制度严格执行“三检制”，即：班组初检、施工队复检、质量部终检。班组在工序完成后经自检合格通知施工队兼职质检员复检；施工队复检合格后提交验收资料申请质量部终检；质量部专职质检员终检合格后方可提请监理工程师验收。未经验收或验收不合格（包括各级检查验收中发现的不合格）不得进行下道工序施工。经监理工程师验收合格后由质量部签发“混凝土开仓准浇证”，通知调度室进行浇筑前准备工作；试验室根据“混凝土开仓准浇证”签发混凝土配料单送拌和楼进行配料。在施工中若发现质量事故，坚决按“三不放过”原则进行处理。即：原因未查清不放过，质量责任未明确不放过，纠正预防措施未落实不放过。在施工中的重点项目中，召开了一系列的专题会议及技术研讨会，其开工之前先由工程技术部门制定完善的工程技术交底及技术措施，详细记录质量过程控制，并对施工后记录的数据进行分析，针对出现的问题加以改进措施。在大坝工程防渗墙钻孔的方案上，为确保质量，在防渗墙钻孔前便召开了专题会议，制定了防渗墙钻孔方案，从准备工作到钻孔施工都详细的进行了分析和各项设备及人员的安排