不分散砼配合比设计与施工探讨

不分散砼配合比设计与施工探讨

雷智杰  何维兴

四川嘉陵江凤仪航电开发有限公司    四川 南充 637000

摘要：在水电站长期运行过程中，消力池底板破损是一种普遍缺陷，影响电站的安全运行。水电站受发电运行的限制，在消力池底板损毁维护加固或重新建造过程中，常采用水下修复处理方式，水下不分散砼施工方案是目前的较佳选择。文章通过四川嘉陵江凤仪航电开发有限公司泄洪闸消力池底板水毁修复工程的真实案例，通过反复试拌以及多次优化配合比设计，最终配制出满足施工要求的C40水下不分散砼。

关键词：配合比；水下不分散砼

1.研究背景

水工建筑物混凝土缺陷是一种常见的现象，在混凝土缺陷修补过程中，大多数修复材料都只适用于干燥环境中。而在水利水电工程领域中时常会遇到水下混凝土的缺陷，如果这些缺陷不及时进行处理、修补会对工程结构形成很大的危害，如水库大坝消力池底板混凝土出现坑洞、破损等情况，不及时修补将进一步增大破损面积，最终可能影响到水库大坝的正常运行，对人民生命财产安全造成巨大的威胁。本文立足于目前嘉陵江凤仪航电枢纽消力池底板混凝土大面积破损严重的实际情况，采用水下修复处理方式，为达到设计强度要求的同时方便大体积混凝土的浇筑施工，又能抑制水下施工时水泥和骨料的分散，通过不断调整水泥配合比以提高水泥材料的利用率和混凝土的施工强度。据此，为工程混凝土原材料的优选和合理使用提供技术依据。为今后类似缺陷修补处理提供一个有效的参考和借鉴。

2.工程概况

凤仪航电枢纽工程近一年来，对水工建筑物水下基础摄像检查发现，冲砂泄洪闸下游消力池底板破损较为严重，特别是0.5m厚的C35F50W6抗冲耐磨层破损严重。破损区域为7#～9#泄洪闸下游消力池底板处，部分破损区域出现钢筋网裸露、悬空甚至断裂现象，破损区域总面积542.12平方米。为防止消力池底板进一步破损，需要及时对消力池底板破损部位进行修补。在不影响电站正常发电运行的情况下，采用C40不分散砼水下浇筑修复，修复高程为原设计底板顶高程，消力池底板止水采用橡胶止水进行恢复。

3.配合比设计

3.1设计要求

混凝土设计要求

3.2混凝土配制强度的确定

按照《水工混凝土配会比设计规程》DL/T5330-2015 规定，混凝土配制强度按下式计算：

fcu,o≥fcu,k+tσ(1)

式中，fcu,o为混凝土配制强度，MPa；fcu,k为混凝土设计强度，MPa；σ 为混凝土强度标准差，MPa，t为概率度系数，依据保证率P选定。

当近期没有同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时，其强度标准差σ参照表3-1取值。

表3-1不同混凝土强度标准值下的强度标准（σ）值

表3-2保证率和概率度系数关系

设计龄期为28天，抗压强度保证率P为95％，根据表3-2，概率度系数t为1.645。根据上述规定，得出混凝土28d配制抗压强度见表3-3。

表3-3 混凝土配制强度

根据《水工混凝土配合比设计规程》DL/15330-2015，C40水下不分散混凝土的28d配制强度应为48.2MPa.根据经验，混凝土7天强度约为28天强度的80%，C40水下不分散泥凝土的7d配制强度按28d配制强度的80%进行计算。

3.3混凝土拌合物及硬化性能试验

采用上述原材料，进行泥凝土试拌，试验配合比见表3-4，试拌结果见表3-5和3-6。

表3-4混凝土试拌配合比表

表3-5 混凝土试拌试验结果表

表3-6水下不分散混凝土强度性能

通过表3-5和表3-6可知，拌制不同水胶比的水下不分散混凝土，悬浊物含量均低于150mg/L,PH均值低于11，扩散度500-580mm,终凝时间低于30h,7d水陆强度比高于0.85，试验效果良好。

3.4试验结果回归分析

   根据混凝土试拌及试验结果，建立胶水比与水下不分散混凝土7天抗压强度回归曲线及关系式如下：

图3-1水下不分散混凝土7d抗压强度回归曲线

   结合试验结果并考虑施工现场与试验室的差异，混凝土实际水胶比选取见下表。

           表3-7 各相关因子的回归方程式

由上表可见：胶水比与7d龄期抗压强度建立的线性关系均较好，根据配制强度要求及线性关系式计算得水胶比。C40水下不分散混凝土选取0.35水胶比。

3.4 混凝土的推荐配合比参数

根据混凝土实测强度与配制强度，推荐混凝土施工配合比参数及每方混凝土材料用量，分别见表 3-8。

表3-8水下不分散混凝土施工配合比参数

4.配合比使用条件

4.1 水泥

水泥采用重庆金九建材集团有限公司生产的 PO42SR水泥。水泥的各项性能指标必须药合G8175-2007《通里懂酸盐水泥》的要求。施工过程中不得随意改变水泥的品种及强度等级。

4.2 骨料

骨料采用南充同辉建筑材料有限公司的骨料。人工砂的细度模数F*M=2.6。现场使用时,砂子细度模数每增减0.2，砂率相应增减1％，粗骨料具体用量应该者虑超逊径含量进行计算调整。

4.3减水剂

减水剂为南充华源达建材有限公司生产的高性能缓凝型减水剂，施工过程中不得随意改变其品种。

4.4水下不分散混凝土用掺合料

掺合料为水电七局试验检测研究院开发的HB7-31型水下不分散混凝土用掺合料，施工过程中不得随意改变其品种。

4.5拌和用水及养护用水

现场拌和用水应满足《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2015规定的品质标准。

5.工程应用

为验证该配合比的合理性和可行性，在四川嘉陵江凤仪航电枢纽消力池修复工程进行施工。该工程消力池损坏为599.1㎡，使用水下不分散混凝土268.6m³。所需水下不分散混凝土为13km外的搅拌楼拌制完成后送达施工现场坝面，然后由砼泵送至各仓水面，通过导管将已配制好的C40型水下不分散砼送达损坏仓内进行浇筑，浇筑过程中用工具振捣，以保证新老混凝土密切结合。施工现场取样3组进行28d抗压强度试验。检测显示各项指标均符合设计和规范要求。

6.结束语

水下不扩散混凝土配合比设计应根据原材料性能和混凝土技术要求，结合工程实际情况进行初步配合比计算，经过试验室试配、调整和优化后确定。四川嘉陵江凤仪航电消力池底板的顺利施工，对今后类似工程具有一定的指导和借鉴意义。

参考文献

[1]长距离引输水工程混凝土配合比设计要点

汪魁峰，汪玉君，李远等著 - 《郑州：黄河水利出版社,2016.12 》

[2]水工混凝土技术黄国兴，陈改新，纪国晋，刘艳霞，王少江编著 - 《北京：中国水利水电出版社,2014.10 》

[3]高强度水泥混凝土配比的试验检测徐昭锦 - 《四川水泥 》- 2020

[4]水下自密实高性能混凝土配合比设计及工程应用王利,吴利静 - 《中国高新科技 》- 2020