掺粉煤灰水工混凝土配合比的设计方法浅析

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发布时间：2021-09-07

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掺粉煤灰水工混凝土配合比的设计方法浅析
王毅
(中国水电建设集团第十五局有限公司科研设计院陕西成阳 712000)
摘要现代水工混凝土施工，普遍使用粉煤灰取代部分水泥用量，也因而对配合比的设计提出了更高
的要求。本文通过对湖南株溪口水电站闸坝工程溢流堰面混凝土配合比设计过程的详细表述，
总结了掺用粉煤灰混凝土配合比的设计方法— — 绝对体积法的设计思想和设计过程。供混凝
土配比试验人员参考。
关键词水工混凝土；配合比设计；绝对体积法
中图分类号：Tv431 文献标识码：B
在现代水工混凝土中，普遍使用一部
分粉煤灰等量或超量取代水泥量。一方面，
通过粉煤灰的微玻璃珠效应大力改善混凝
土拌合物的质量，另一方面，达到减少水泥
用量、降低水化热、避免温度裂缝、提高经
济效益的目的。《水工混凝土施工技术规
范》规定：掺用粉煤灰混凝土配合比设计
时，应按绝对体积法进行。但由于绝对体积
法与质量法相比，计算繁杂，而且需要进行
许多中间试验环节，一般在l丁程配合比设
计中很少使用，加之设计规程对此设计方
法的规定很笼统，不易实际操作，许多试验
人员对此设计方法不了解或不熟悉。本文
结合湖南株溪口水电站工程抗冲磨混凝土
配合比的设计，从技术总结的角度详细地
阐述了绝对体积法的设计思想和设计过
程，供广大同行参考，也与广大同行探讨。
2工程概况
湖南资水株溪VI水电站工程位于资水
中游益阳市安化县境内，是以发电为主、兼
顾航运等的综合利用工程。水库正常蓄水
位87．5m，电站装机容量4×18．5MW，枢纽
布置从左到右依次为左岸挡水土坝、单级
单线船闸、12孑L混凝土低堰闸坝、河床式发
电厂房，枢纽建筑物还包括坝后消力池和
护坦等。该工程于2005年11月开T，2008
年lO月完工，总工期36个月。
3用绝对体积法设计混凝土配
合比
3．1基本情况及设计要求。
该溢流堰面设计为抗冲磨混凝土，强
度等级为C40，强度保证率95％，抗渗等级
W8，为了避免和减少温度裂缝以及提高砼
表面抗冲磨特性，要求掺加粉煤灰及抗冲
磨剂。根据实体结构及配筋率，要求使用一
级配或二级配混凝土。本文以二级配为例。
3．2配合比设计的详细方法步骤
(】)原材料及试验结果
水泥(代号C)：益阳市东方水泥有限
责任公司生产的P．042．5普通硅酸盐水泥，
各项技术指标检测合格。用李氏瓶法测得
水泥比重为3．1g／cm 。
粉煤灰(代号F)：益阳市昌源电力有限
公司生产的Ⅱ级粉煤灰，质量合格。细度
19．7％，需水量比93．0％，用李氏瓶法测得
粉煤灰比重为2．25 m 。根据相关规范对
抗冲磨混凝土中粉煤灰掺量的限制要求，
取最大掺量值15％。
外加剂：使用河北同邦~[-JJn剂公司生
产的TB—l】型高效减水剂，经检测质量合
格，掺量0．7％时，减水率为16％。抗冲磨剂
HF为甘肃巨才电力公司生产，按厂家建议
表1 各级骨料的表观密度值及吸水率
掺量2．5％。
骨料(代号G)：由坝区河床疏挖的河
卵石经筛分而成，各项物理性能试验结果
均能满足混凝土对粗细骨料的技术要求。
① 确定各级骨料的表观密度
用绝对体积法设计混凝土配合比时，
必须精确检测骨料的表观密度值。试验室
用静水天平测得各级骨料的表观密度值及
吸水率如表1。
② 砂率及骨料级配的试验
在混凝土配合比设计中，砂率大小直
接影响混凝土拌合物的流动性和粘聚性，
合理的砂率可以使混凝土既满足施工和易
性要求，又能使单方混凝土单位用水量最
少。砂率选择试验采用选定水胶比和固定
用水量逐级变砂率的方法进行至少五次试
拌，绘制坍落度和砂率关系曲线，在满足混
凝土粘聚性、保水性良好的前提下，在曲线
上选择坍落度最大时的砂率确定为该拌合
物的最优砂率，再根据设计要求的坍落度
调整其单位用水量。经过实际材料试拌，选
定二级配的最优砂率为38％。
③ 确定骨料组合的最佳级配
选定几个不同重量比组合的卵石骨料
进行振实密度试验。根据最大密度法原则，
以振实密度最大的组合为最佳级配。实际
材料试验的结果为：当G ：G十=40：60
时，振实密度最大为1．63 m ，选为最佳级