高性能C70泵送硅粉混凝土在小浪底工程中的應(yīng)用

摘要小浪底工程的主要泄洪建筑物孔板洞、排沙洞、明流洞使用了C70高標(biāo)號的硅粉混凝土，為滿足設(shè)計要求，混凝土中摻用了粉煤灰、硅粉，大多數(shù)為泵送入倉。通過對高強混凝土配合比的設(shè)計，以及對施工過程中進行質(zhì)量控制，證明C了0泵送高強混凝土在小浪底工程的應(yīng)用是成功的。

關(guān)鍵詞高強混凝土配合比設(shè)計水泥砂石料

小浪底工程的主要泄洪建筑物孔板洞、排沙洞、明流洞使用了C70高標(biāo)號的硅粉混凝土，數(shù)量約50萬m3。為保證混凝土的抗沖耐磨性能，設(shè)計強度等級為C70，抗?jié)B標(biāo)號S6，抗凍標(biāo)號D50。為滿足設(shè)計要求，混凝土中摻用了粉煤灰、硅粉，大多數(shù)為泵送人倉。

一、混凝土原材料及生產(chǎn)設(shè)備

1．水泥
采用洛陽和澠池水泥廠生產(chǎn)的P0525R(舊標(biāo)準(zhǔn)表示符號，下同)和525MH兩種水泥；粉煤灰采用Ⅱ級粉煤灰；硅粉系壓密產(chǎn)品，制成硅粉漿使用。各膠凝材料性能檢測結(jié)果表明，均滿足合同《技術(shù)規(guī)范》的要求。

2.外加劑
系進口西卡(Sika)公司產(chǎn)品。有減水劑(V2)、增塑劑(NN)、緩凝劑(Retarder)、引氣劑(AER)，性能檢測均足合同《技術(shù)規(guī)范》的要求。

3．砂石料
開采、篩分均自壩址下游約10km處的連地料場，產(chǎn)量可達700t/h。拌和樓附近備有成品料倉。在拌和衡量前可對粗骨料進行二次篩洗脫水，骨料性能檢測指標(biāo)滿足合同《技術(shù)規(guī)范》的要求。

4．生產(chǎn)設(shè)備
混凝土拌和系統(tǒng)系美國JOHNSON公司設(shè)備。配有4X3.5m3自落式拌和罐，常規(guī)混凝土產(chǎn)量為200m3/h，衡量、記錄全部由計算機控制。配套有制冰系統(tǒng)，設(shè)計制冰量可達5～6t/h，最低溫度達8t，可保證摻冰70kS/m3以上，混凝土運輸攪拌車每車可裝運6—12m3混凝土。

二、C70級混凝土配合比的選用

1．采用標(biāo)準(zhǔn)
合同《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：混凝土配合比由國際承包商依據(jù)美國《普通混凝土、重質(zhì)混凝土及大體積混凝土配合比選擇的標(biāo)準(zhǔn)方法》(ACl211.1)進行試驗后，經(jīng)工程師審批后投入使用。

2．配合比設(shè)計、控制
國際承包商在混凝土質(zhì)量控制方面最關(guān)注的是平均強度和坍落度，對W/C控制則是次要的；在質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，不出現(xiàn)離差系數(shù)、強度保證率特征值。
從他們提供的C70混凝土配合比中可以看出：同級配C70混凝土，W/C變化幅度在0.21～0.27；在單位用水量與坍落度的關(guān)系方面也不易看出設(shè)計規(guī)律。如A1/A2-2配合比坍落度為16～18cm，用水量為125kg；Al/A2—4配合比級配、坍落度與其相同，而加水量僅94kg；再有Al-P14-2配合比設(shè)計坍落度為13～16cm，而加水量仍為94kg；還有同等級混凝土設(shè)計坍落度相同，三級配加水量大于二級配加水量的反?，F(xiàn)象。如A2-P10三級配混凝土加水量為110kg，改為二級配后加水量減為99kg。當(dāng)混凝土強度達不到設(shè)計要求應(yīng)降低W/C時，卻在增加水泥用量的同時，又增加了用水量，顯然與我們的做法不同。

三、采取的措施

1．按設(shè)計強度要求，參考混凝土強度保證率，確定配制強度
合同《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的混凝土強度等級為C70,評定驗收標(biāo)準(zhǔn)是：
①任何5個連續(xù)抗壓試驗結(jié)果的平均值要大于等于規(guī)定強度；
②5個連續(xù)抗壓試驗結(jié)果中低于規(guī)定強度的試件不得多于1個，最低的試驗結(jié)果與規(guī)定抗壓強度之值不得大于3.5MPa。

這里沒有明確提出各部位工程混凝土強度保證率。若采用國內(nèi)混凝土配制強度的做法，可較好地從根本上保證設(shè)計強度。若混凝土強度保證率按80%(最低限)考慮，按實際混凝土強度統(tǒng)計平均離差系數(shù)(CV)0.10計算，其混凝土配制強度應(yīng)為：

R配=R標(biāo)/ 齡期統(tǒng)計組數(shù) 平均值標(biāo)準(zhǔn)差離差系數(shù) 評價保證率 65 28 491 71.1 7.02 0.10 - 80.7 70 90 407 804 6.91 0.09 優(yōu)良 93.3 4．調(diào)整混凝土流動性測試技術(shù) 我國現(xiàn)行規(guī)程未作專門要求，建議在室內(nèi)建立坍落度與擴散度的測試數(shù)據(jù)關(guān)系，現(xiàn)場以擴散度為主，坍落度為輔，評定流動性。國內(nèi)有資料介紹將坍落度桶倒置，裝滿后測試拌和物流：下的時間來評定混凝土可泵性的方法可以參考。
5．高強混凝土質(zhì)量統(tǒng)計評估方法探討采用現(xiàn)行《水工混凝土施工規(guī)范》SDJ207-82中規(guī)定的數(shù)理統(tǒng)計方法。當(dāng)樣本數(shù)量大于30組時，計算出強度保證率，以抗壓強度離差系數(shù)值大小判定優(yōu)劣等級。C70混凝土的離差系數(shù)CV均為0.09～0.10，均勻性為“優(yōu)秀”；依據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001規(guī)定衡量混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平以試件28天齡期抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)差表示。從標(biāo)準(zhǔn)差絕對數(shù)值來講，已超過了6.0MPa，就這樣的標(biāo)準(zhǔn)差而言，已不是高水平、高質(zhì)量的混凝土。

可見這兩個規(guī)范具體評價混凝土生產(chǎn)質(zhì)量水平時的結(jié)論是不一致的，建議專家對高標(biāo)號混凝土質(zhì)量評定方法進行研究。
五、結(jié) 語
經(jīng)過了大量的生產(chǎn)實踐和驗證試驗，C70泵送高強混凝土在小浪底工程取得了成功地運用。體會如下：　　
①選用水泥等級應(yīng)不低于42.5MPa，W/C控制在0.23～0.26；特別是應(yīng)選用低堿含量、低水化熱的水泥品種。　　
②粗骨料最大粒徑應(yīng)小于等于63mm，宜用或多用人工碎石，增加骨料表面與水泥的膠結(jié)能力。　　
③宜摻用20%左右的粉煤灰，硅粉摻量以5%～8%為宜；用7天或28天齡期控制早期強度，將強度設(shè)計齡期定為56天或如天或者更長。　　
④泵送混凝土的流動性測試，建議采用坍落度與擴散度相結(jié)合的測試方法評估其和易性。
(作者為小浪底工程咨詢有限公司西霞院項目部副總監(jiān)、高級工程師)