水工混凝土配合比试验工法.doc

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水工混凝土配合比试验工法

中国水利水电第四工程局

二○○七年四月二十五日

水工混凝土配合比试验工法

国家级工法编号：

YJGF261-2006

田育功高居生胡宏峡王焕郑凯

1前言

目前，我国在建的大坝中，高坝大库的挡水建筑物主要以混凝土坝为主，水工混凝土质量的优劣直接关系到大坝的施工质量、安全运行和使用寿命。

由于水工混凝土工作条件的复杂性、长期性、重要性等特点，其设计指标或配合比试验方法均与普通混凝土有很大区别。

水工混凝土设计指标采用长龄期（90天或180天），抗渗、抗冻、抗裂和温控指标要求高，配合比设计采用大骨料级配、低胶材用量、高掺掺合料和外加剂，混凝土拌和物采用较小的坍落度（VC值）、良好的和易性、适宜的含气量、同时满足不同季节和不同气候条件施工要求的凝结时间。

为了达到混凝土高质量、高性能和经济性的要求，混凝土配合比试验工作尤为重要。

在水利水电开发建设中，中国水利水电第四工程局作为混凝土高坝建设的主力，从五十年代的刘家峡水电站工程建设开始，截至目前，承担的已建和在建混凝土大坝30多座，如：

长江三峡水利枢纽，广西百色碾压混凝土主坝，黄河小浪底、拉西瓦、李家峡、龙羊峡、刘家峡、盐锅峡、万家寨、八盘峡、沙坡头等水电站，澜沧江小湾水电站，金沙江金安桥水电站，南水北调中线穿黄、漕河渡槽工程，福建水口，甘肃龙首，宁夏，重庆江口，陕西蔺河口，浙江周公宅，贵州光照以及埃塞俄比亚泰克则等水电站工程。

混凝土配合比是混凝土高坝的核心技术，水工混凝土配合比试验紧紧围绕核心技术，在上述工程长期的实践中，中国水利水电第四工程局在水工混凝土配合比试验和科研项目实施过程中逐步形成了先进的、成熟的、可行的、具有鲜明特点的试验工法。

本工法即根据其中比较典型的水工混凝土配合比试验及科研项目的程序和方法进行总结而成。

2工法特点

2.1本工法是在长期的、大量的水利水电工程现场试验过程中形成的，工法明显区别于水工混凝土试验规程，是对试验规程的补充和完善，具有鲜明的实用性和可操作性。

2.2工法严格按照水工混凝土设计指标要求，紧密结合工程所处的地域环境、气候条件、施工条件和原材料特性，科学的规范了水工混凝土配合比试验程序。

2.3工法突出混凝土拌和物性能，重点研究新拌混凝土坍落度（VC值）、含气量、凝结时间、表观密度等性能与时间、时段、温度变化的相互关系，为混凝土施工浇筑提供科学依据。

2.4建立混凝土配合比试验工艺流程，使混凝土配合比试验科学、规范、合理、有序的进行。

2.5试验数据采用先进的计算机程序进行处理，保证试验结果及时、科学、准确的整理分析。

3适用范围

适用于不同地域、气候、施工条件下的水工建筑物大体积常态和碾压混凝土配合比试验。

4工艺原理

4.1根据混凝土配合比设计指标，制定科学合理的技术路线和配合比试验计划，规划布置试验室，准备有代表性的、足够的原材料，配合比试验过程严格按照规程、规范和工法要求进行。

4.2工法重点突出水工混凝土配合比的拌和物性能，关键技术是对新拌混凝土坍落度（VC值）、含气量、凝结时间、表观密度等性能与时间、时段、温度变化等相互间的关系进行研究，找出其内在规律。

4.3按照工法进行配合比试验，确保试验结果的准确可靠，提交满足设计、施工要求且经济合理的施工配合比。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

原材料准备

坍落度（VC）值试验

混凝土成型

混凝土养护

配合比使用调整

混凝土拌和

测站设置

新拌混凝土性能试验

检核

现场试验室布置

设备、仪器检验与校准

根据混凝土设计指标和控制指标要求

制定技术路线、编制试验计划

原材料试验

新拌混凝土

前期准备

硬化混凝土

含气量试验

含砂评定

凝结时间

表观密度

YES

有问题

测试

有问题

试验结果处理

混凝土绝热温升

硬化混凝土试验

施工配合比选定

NO

有问题

5.2操作要点

5.2.1编制试验计划

根据混凝土设计指标和控制指标要求，按照不同工程地域、气候条件、施工条件、原材料特性情况，制定合理的技术路线，编制科学的“水工混凝土配合比试验”计划。

5.2.2现场试验室

由于水工混凝土配合比试验是在施工现场进行，所以现场试验室是保证混凝土配合比试验的首要条件，应根据试验项目和现有条件科学合理的布置现场试验室，一般布置12间～18间试验工作间。

拌和间是水工混凝土配合比试验的最重要工作间，应高度重视拌和间的布置。

一般试验拌和间应有50m2～80m2的面积，用于布置搅拌机、拌和钢板、振动台、水池、料仓、工作台等。

1搅拌机：

由于水工大体积混凝土大粒径的特点，搅拌机必须有足够的拌和容量，采用自落式搅拌机一般为100L～150L，强制式搅拌机一般为60L～100L。

2拌和钢板：

钢板尺寸应满足长×宽×厚＝（2000mm～2500mm）×（1500mm～2000mm）×（8mm～10mm）的要求。

钢板一般纵向垂直对齐搅拌机出料口，水平摆放且比地面低50mm或在钢板周边焊接∠50mm角铁，这样方便混凝土拌和的连续试验。

同时钢板侧面应布置有排水的集水沉淀池。

3振动台：

振动台台面尺寸一般为（1000mm±10mm）×（1000mm±10mm），表面平整光洁，频率在50±3Hz，振幅0.5±0.02mm，安装在不妨碍其它试验和操作的位置，要求台面水平。

4料仓：

一般在拌和间端部靠墙布置4～5个高90cm～110cm的料仓，分别堆放试验用的饱和面干砂料和粗骨料，其中砂料仓应足够大。

料仓上部可预制搭建工作台，放置水泥、粉煤灰等材料及工器具。

5力学间：

力学间的面积应保证各种材料试验机的布置、安装、维护、检修和试验人员的正常操作等不受影响，面积一般为40m2~60m2。

根据力学试验内容，一般配置100KN和1000KN万能材料试验机、2000KN压力试验机及相关的附件等。

全级配混凝土力学性能试验配置5000KN～10000KN的压力试验机。

6养护室：

养护室严格按温度、湿度要求布置。

根据混凝土工程量、取样频率、养护龄期以及施工高峰期等因素，确定养护室面积一般为40m2～80m2，屋顶宜采用混凝土预制密封。

5.2.3原材料的准备

为了保证试验结果的一致性、准确性、连续性以及成果分析，混凝土配合比试验原材料准备工作十分重要。

水工混凝土配合比试验用的原材料（水泥、掺合料、骨料、外加剂等）试验样品，必须按材料用量计划备足同一批次的、具有代表性的工程实际使用样品，尽量避免二次取样，防止原材料波动导致试验结果的差异，这是保证高质量配合比试验的前提。

各种材料应根据计划提前检测，掌握配合比试验所需原材料的品质和性能。

1胶凝材：

水泥、掺合料等胶凝材料保存应避免受潮，一般采用塑料薄膜等防潮材料密封包裹。

试验拌和时，应把胶凝材料拆包分别装入带盖的塑料大桶容器，盛料应使用专门的器具，每次盛完料后应及时加盖，保持胶凝材料原状。

2骨料：

骨料需要提前一天堆放到室内料仓，宜满足饱和面干状态，表面覆盖湿麻袋保持湿润。

每天拌和前，对室内料仓存放的骨料进行翻拌均匀，并检测骨料含水率，为配合比计算提供依据。

3外加剂：

外加剂溶液需要提前一天进行配制，且足量。

一般减水剂浓度为10%～20%,引气剂浓度为1%～2%。

同时应对外加剂配制难易程度、是否沉淀进行观察评定，为拌合楼外加剂溶液配制和控制提供依据。

5.2.4混凝土拌和

混凝土拌和试验是配合比试验的重点，拌和间室内温度保持在15℃～25℃。

混凝土拌制前，一般采用与配合比相近的砂浆或小级配混凝土进行搅拌机搅拌挂浆，出机用于拌和钢板挂浆。

第一罐新拌混凝土一般仅用于初步评判，不用于正式成型。

水工混凝土不宜采用人工拌和，原因是拌和量少、骨料粒径大、外加剂机理以及边界条件影响等因素，容易造成拌和结果与机械拌和存在较大差异。

1拌和容量：

考虑拌和条件边界效应的影响，混凝土拌和最小容量一般不宜少于搅拌机容量的1/3，以保证拌和物的均匀性、稳定性。

2投料顺序：

应通过试验确定。

自落式搅拌机投料顺序一般为粗骨料、胶凝材、水和外加剂混合溶液、细骨料；强制式搅拌机投料顺序一般为细骨料、胶凝材、水和外加剂混合溶液、粗骨料。

其中，应在计算好的水中盛出少量水以备冲洗盛外加剂容器，然后将外加剂溶液倒入剩余水中。

3拌和卸料：

按规定时间搅拌好的混凝土卸料后，应用镘刀将罐内的浆体尽量刮净，然后将搅拌机恢复到原位，及时遮盖湿麻袋或加盖，防止搅拌机内干燥，以备连续拌和。

刮出的浆体和出机的新拌混凝土混合翻拌三遍，观察评定混凝土外观和匀质性。

用于成型的新拌混凝土，应及时用湿麻袋覆盖，避免坍落度损失过快影响试验结果。

5.2.5和易性试验

大量试验发现，新拌混凝土表面水分蒸发、水泥水化等原因造成新拌混凝土的坍落度、含气量经时损失不可避免，因此，对设计的混凝土配合比要进行大量反复的试拌，掌握混凝土拌和物的稳定性和规律性，这是配合比试验的关键。

试验时，仪器和工具与新拌混凝土接触部分应提前润湿或挂浆。

1过湿筛：

对出机的新拌混凝土进行拌和物性能试验时，若骨料粒径大于40mm，应采用湿筛法剔除大于40mm粒径骨料，筛前应用喷雾器或湿拖把对方孔筛润湿。

过湿筛后的拌和物，需两人采用小方铁锹对翻三遍。

2温度测试：

将温度计插入出机后的混凝土中50mm～100mm，温度测试完备后方可拔出温度计，同时记录室温。

3坍落度（VC值）：

一般两人同时在钢板上平行进行坍落度试验，减小人为误差；碾压混凝土VC值一般测试两次。

同时，需要进行坍落度（VC值）的经时损失试验，为施工提供依据。

4含气量：

对抗冻等级要求高的水工混凝土，含气量测试采用精密含气仪。

装料时严禁工具碰撞含气仪量钵沿口，试验后应及时对含气仪气阀保护清洗。

同时，要进行含气量与坍落度（VC值）经时损失的关系试验，为拌合楼质控、施工浇筑及混凝土耐久性提供依据。

5含砂评定：

含砂情况对混凝土性能有很大影响，一般采用三种方法评定：

一是用镘刀抹混凝土拌和物表面，二是通过振动台振实过程中测试试模内混凝土泛浆情况，三是在仓面观测振捣器振捣时混凝土泛浆情况。

6表观密度试验：

表观密度试验采用原级配混凝土，四分法装料，用振动台试验。

常态混凝土一次性装料，碾压混凝土分层装料，以混凝土振实泛浆为准。

7凝结时间：

对新拌混凝土拌和物过5mm湿筛，将砂浆装入凝结时间试模。

常态混凝土临近初凝、终凝时应加密试验，碾压混凝土按等时段（每隔1h～2h）进行试验。

试验数据宜采用计算机计算绘图。

5.2.6混凝土成型

1成型粒径：

采用标准试模进行成型时，混凝土拌和物的骨料最大粒径不得超过试模最小断面尺寸的1/3，用于成型强度、弹模、抗渗、抗剪、抗折等试验的混凝土过40mm湿筛；用于成型极限拉伸、抗冻、干缩、湿胀等试验的新拌混凝土过30mm湿筛；过筛后拌和物必须翻拌均匀。

全级配试验采用450mm×450mm×450mm和φ450mm×900mm试模。

2试模装料：

成型前，试模内壁应均匀刷油，以不浸纸为宜；成型时，应将同型号试模放在混凝土拌和物旁摆放整齐，采用小方铁锹按试模对角线正反方向均匀装料，避免骨料集中。

碾压混凝土、全级配混凝土成型时需注意分层装料。

3试模振捣：

混凝土成型时需用振动台机械振实；由于人工插捣成型试验结果偏差大，不宜采用。

振实过程中，可用抹刀光面贴试模内壁插数下，以排除气泡空隙及使骨料表面布浆。

碾压混凝土振动成型以泛浆为准。

全级配混凝土成型宜采用软轴振捣棒进行插捣。

4抹面编号：

成型后试件摆放位置要做好标识，及时抹面编号，编号一般分三行编写，三行分别为试验编号、龄期、试验日期。

5试件拆模：

试件编号后宜及时放入养护室养护，也可采用薄膜覆盖并加盖湿麻袋保湿。

拆模时间视混凝土强