严寒地区双曲拱坝混凝土配合比设计及试验研究

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1、第43卷第7期人民长江Vo1．43．No．72012年4月YangtzeRiverApr．，2012文章编号：1001—4179(2012)07—0033—04严寒地区双曲拱坝混凝土配合比设计及试验研究李新，朱国建(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆乌鲁木齐830000)摘要：某大坝为混凝土双曲拱坝，坝址处的严寒气候特点对混凝土材料的抗冻耐久性等性能指标提出了较高要求。为达到混凝土高性能化和较好抗裂性的设计目标，进行了混凝土三级配、四级配和抗冲磨混凝土配合比试验，最后确定了大坝混凝土推荐配合比，成型试件的各项性能指标均满足设计

2、要求。试验结果表明，含气量是发挥混凝土高性能的关键控制参数，含气量在4．5％～5．5％时可满足F400以上抗冻要求。关键词：大坝混凝土；配合比；粉煤灰掺量；含气量；严寒地区；新疆中图法分类号：TV431文献标志码：A1工程概况曩L新疆北部在建某水库大坝为常态混凝土双曲拱坝，最大坝高94m，总库容2．22亿m，混凝土总方量为31．16万m，属Ⅱ等大(二)型工程。坝址区多年平、均气温5℃，极端最高气温39．4~C，极端最低气温、600搬一41．2℃，最大积雪深46cm，最大冻土深1．27m，属大陆性北温及寒温带气候。空气干燥，日、年温差大

3、。寒潮频繁的气候特点对筑坝混凝土材料提出了很高要求，因此提高大坝混凝土抗冻耐久性、高抗渗性和抗裂性是保证工程质量的关键。本文对该坝所用常态混凝土的配合比进行了试验研究，所得结论对类似严寒地区水工建筑物建设具有参考意义。图1拱坝材料分区示意(尺寸：mm)不宜过大，掺和材和胶材的用量比例应适宜。混凝土2设计指标耐久性与含气量、强度等级有较好的相关性，特别是目该大坝混凝土材料分区如图l所示，混凝土双曲前工程界提倡的混凝土高性能化，对抗冻和含气量指拱坝每隔15m设置一条横缝，共分为21个坝段，标提出了更严格的要求。混凝土抗裂性能要求尽量降不设

4、纵缝，通仓浇筑。坝体各部位混凝土设计指标见低水泥用量和用水量，适当增加掺和材用量以减少混表1。凝土发热量和收缩变形，同时，还应保证混凝土的极限拉伸变形能力。抗冲磨、抗空蚀性能方面主要要求混3试验研究方案凝土强度高、掺和材料用量比例低以及具有良好施工大坝混凝土的主要控制指标为“强度、抗渗、抗工艺。因此，综合上述指标要求，确定该工程混凝土配冻、抗裂”，此外，对抗冲磨混凝土还提出“抗冲磨、抗合比设计试验的技术路线为：同掺减水剂和引气剂，高空蚀”要求。严寒地区水工大体积混凝土要求水胶比掺粉煤灰。按低水胶比、较低用水量、高含气、较低坍收稿日期：

5、2011—11一O3作者简介：李新，男，高级工程师，主要从事水利水电工程建设与管理方面的研究。E—mail：llxx一635@163．eom34人民长江2012年落度控制，以达到适宜强度、较好施工性、高性能化和(4)粗骨料。该工程使用的粗骨料钙膜含量较较好抗裂的目的。试验方案拟定的水胶比为0．38，0．高，通过工程前期的钙膜骨料试验研究，可以发现，骨43和0．48，胶材总量中粉煤灰掺量为35％，45％和料钙膜含量在20％以内时对混凝土性能无明显影响，55％。交叉关系试验采用三级配混凝土进行不同水胶钙膜含量在30％以上时对混凝土性能影响

6、逐渐增大。比、不同胶材组合的试验。再参照三级配试验结果选试验骨料按各级配所占比例计算，一、二、三级配各种定四级配的水胶比、掺和料掺量进行试验。组合比例的钙膜含量均低于20％，四级配骨料在小石配合比试验自2009年7月中旬开始进行。考虑：中石：大石：特大石=20：20：30：30时钙膜骨料约占到90d设计龄期、抗冻F300约需时50d(若F400则23％，过筛后对混凝土性能试验结果影响不明显。需65d)，为了加快进度、节约时间，首先开展原材料(5)外加剂。采用本地生产的NF一2型缓凝高主要指标检测，特别是细度、级配、吸水性、密度、空隙效

7、减水剂和PMS—NEA3型引气剂，各项指标均满足等，在此基础上进行了骨料级配混合比例选择试验和GB8076—2008((混凝土外加剂》中对该类产品的要求。用水量、砂率调试选择试验。结合调试拌和情况，8月减水剂掺量范围为0．7％～1．2％，引气剂掺量为份起开展三级配下各水胶比、粉煤灰掺量的强度、极限0．005％拉伸、弹模、抗冻、抗渗等关系成型试验。9月起根据5混凝土配合比试验早期强度和其他工程参数，初选了四级配配合比参数和三级配混凝土配合比进行调试试验。5．1三级配混凝土比例参数交叉试验混凝土比例参数交叉试验采用三级配进行试验，4原材料

8、水胶比选择0．38，0．43，0．48，粉煤灰掺量选择35％，(1)水泥。按就近取材的原则，试验用的水泥采45％，55％。混凝土拌和物出机后约30min按坍落度用P·I42．5型硅酸盐水泥，颗粒比表面积平均值高30—60