乌江渡发电厂扩机工程CIV标试验报告定稿.docx
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乌江渡发电厂扩机工程CIV标试验报告定稿
试技号：
贵科技-2002-2
分发号：
乌江渡发电厂扩机工程CⅣ标项目
混凝土配合比设计试验报告
中国水电八局贵阳施工科研所
2002年6月20日
报告说明
1、无审核人签名无效
2、报告无CMA章和试验单位公章无效
3、报告涂改无效
4、试验室等级：
一级
中国水电八局贵阳施工科研所
二00二年六月二十日
审核：
甘艳华
项目负责人：
刘晓华
校核：
刘晓华
编写：
李彦彪
试验人员：
刘晓华谢挺李彦彪
郁卿陆开培邓敏
陈新碧
前言…………………………………………………………………01
第一部分常态及泵送混凝土配合比试验……………………02
一、混凝土技术指标………………………………………………02
二、原材料…………………………………………………………03
1、水泥………………………………………………………………03
2、砂石料…………………………………………………………05
3、外加剂……………………………………………………………07
三、外加剂效应试验………………………………………………10
1、外加剂与水泥的适应性试验………………………………………10
2、引气剂对比试验…………………………………………………11
3、减水剂不同掺量试验………………………………………………13
4、混凝土凝结时间…………………………………………………14
5、混凝土泌水率……………………………………………………16
四、混凝土配合比设计参数试验…………………………………16
1、混凝土级配基准用水量、砂率关系试验……………………………16
2、水灰比与混凝土抗压强度关系……………………………………17
3、水灰比与用水量、砂率的关系……………………………………20
五、混凝土性能试验………………………………………………20
1、混凝土力学性能…………………………………………………21
2、混凝土抗冻性能…………………………………………………21
六、混凝土接缝砂浆………………………………………………25
七、推荐混凝土施工配合比………………………………………25
1、允许极限水灰比…………………………………………………25
2、混凝土配制强度…………………………………………………26
3、推荐混凝土施工配合比…………………………………………26
第二部分喷射混凝土配合比设计试验………………………27
一、工程混凝土技术指标…………………………………………27
二、原材料…………………………………………………………27
1、水泥………………………………………………………………27
2、砂石料…………………………………………………………28
3、外加剂……………………………………………………………28
4、聚丙烯纤维………………………………………………………29
5、钢纤维…………………………………………………………29
6、硅粉………………………………………………………………29
三、喷射混凝土配合比室内试验…………………………………30
四、喷射混凝土配合比现场试验…………………………………31
五、推荐喷射混凝土施工配合比…………………………………33
1、配制强度…………………………………………………………33
2、推荐喷射混凝土配合比…………………………………………33
第三部分锚杆砂浆、锚索净浆配合比设计试验……………33
一、技术指标………………………………………………………33
二、原材料…………………………………………………………34
1、水泥………………………………………………………………34
2、砂石料…………………………………………………………34
3、外加剂…………………………………………………………34
三、锚杆砂浆、锚索净浆配合比试验…………………………34
1、锚索净浆配合比试验……………………………………………34
2、锚杆砂浆配合比试验……………………………………………35
四、推荐砂浆、净浆施工配合比………………………………35
1、配制强度………………………………………………………35
2、施工配合比……………………………………………………36
结语………………………………………………………………37
前言
2002年2月，我所受乌江扩机工程“八九”联营体委托，进行了乌江渡发电厂扩机工程引水发电系统土建工程项目（WJKJ/CⅣ）混凝土施工配合比设计试验工作。
贵州乌江渡水电站扩机工程采用地下式厂房布置方案，扩机装机容量为2×250MW，电站的保证出力将由原来的２０２ＭＷ提高到３２０ＭＷ，是国家实施“西电东送”战略的重点工程项目之一。
乌江扩机工程“八九”联营体中标承建了该工程的引水发电系统土建工程项目（WJKJ/CⅣ）中的引水系统工程、尾水系统工程、主变洞工程及其它辅助工程等项目。
浇筑混凝土方量总计约8.0万m3。
电站坝址区年平均气温为16.5℃，一月份气温最低，月平均气温为5.9℃，瞬时最低气温为-6.1℃，7月份气温最高，月平均气温为26.5℃，瞬时最高气温41.0℃，多年平均降雨量982.1mm，年平均相对湿度为82%。
由于该工程有较多的地下洞室开挖，工程结构和施工条件复杂，因此混凝土种类较多。
由于不同种类混凝土在配合比设计试验方法及对原材料的要求方面都存在较大的差异，为此，我所将本次试验分为以下三部分：
常态和泵送混凝土配合比试验；喷射混凝土配合比试验；锚杆砂浆和锚索净浆配合比试验。
本次试验的主要依据是：
《水工混凝土试验规程》（SD105-82），《水工混凝土施工规范》（SDJ207-82），《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）、《喷射混凝土用速凝剂》（JC477-92）、《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999）、《混凝土外加剂》（GB8076-1997）和《混凝土泵送剂》（JC473-92）。
现将试验成果汇总整理于本报告，供施工择用。
第一部分常态及泵送混凝土配合比试验
一、混凝土技术指标
根据“八九”联营体于2001年9月7日、2002年2月4日分别向我所提交的CIV标混凝土配合比设计“试验委托书”的内容，将本工程主要混凝土设计技术指标汇总如下。
工程混凝土设计指标表1
种类
使用部位
强度
等级
抗渗
等级
抗冻
等级
常态
混凝土
主变洞的墙体、高压电缆洞的
排架、楼板
C20—2
C20—3
/
/
地面副厂房的地面、墙体
C20—2
W4
/
引水洞的素混凝土
C20—2
W6
F50
进水口护坡混凝土
C20—2
W6
F100
主变洞、厂用变洞、地面副厂房的
框架、楼板
C25—2
/
/
引水洞、尾水洞、尾水闸门竖井衬砌；
进水口一期混凝土
C25—2
W6
F50
尾水出口、进水口二期、栏污栅排架
混凝土
C25—2
C25—1
W6
F100
尾水闸门竖井二期混凝土
C35—2
W6
F50
泵送
混凝土
引水洞素混凝土
C20—2
W6
F50
引水洞衬砌、进水口一期混凝土
C25—2
W6
F50
二、原材料
1、水泥
乌江扩机工程使用水泥为业主指定的遵义华峰水泥有限公司生产的“银鼎”牌42.5、32.5普通硅酸盐水泥（简称银普42.5、32.5水泥）。
该厂于1999年4月正式开始投入生产。
1）水泥物理力学性能
由于本次工作量较大、试验周期较长，水泥样品略有受潮，故本次试验水泥样品的强度偏低。
水泥物理力学性能分别列于表2和表3。
“银鼎”牌P•O32.5水泥物理力学性能表2
检测项目
GB175-1999
编号
30#
37#
比重
/
3.14
/
细度（%）
≤10
4.0
3.4
标准稠度（%）
/
26.0
25.8
安定性
合格
合格
合格
凝结
时间
初凝（h:
min）
≥45min
2h30min
3h24min
终凝（h:
min）
≤10h
3h31min
4h44min
抗折强度（MPa）
3天
≥2.5
4.8
4.6
28天
≥5.5
8.0
7.6
抗压强度（MPa）
3天
≥11.0
21.1
20.9
28天
≥32.5
49.8
49.1
国标《GB175-1999》规定要求
达标
达标
“银鼎”牌42.5水泥检测成果表3
检测项目
GB175-1999
编号
71#
109#
比重
/
3.14
/
细度（%）
≤10
4.2
2.9
标准稠度（%）
/
25.2
25.6
安定性
合格
合格
合格
凝结
时间
初凝（h:
min）
≥45min
2h38min
3h03min
终凝（h:
min）
≤10h
3h45min
4h29min
抗折强度（MPa）
3天
≥3.5
5.0
5.1
28天
≥6.5
7.8
8.2
抗压强度（MPa）
3天
≥16.0
21.4
22.2
28天
≥42.5
50.3
51.7
国标《GB175-1999》规定要求
达标
达标
由表2、表3可知，两种水泥物理力学指标极为接近，P·O32.5水泥28天抗压强度49.8～49.1MPa，P·O42.5水泥28天抗压强度50.3～51.7MPa，富余强度均较高。
根据前期工程（WJKJ/CI和WJKJ/CIII）已使用的水泥统计资料表明：
该厂生产的P·O32.5水泥28天平均抗压强度高达53.8MPa，P·O42.5水泥28天平均抗压强度高达56.6MPa。
今后可否连续稳定生产和供应，在施工过程中尚需加强跟踪检测，以保证砼施工质量。
通过前期使用情况，发现厂家供应的P·O32.5和P·O42.5水泥易受潮结块，望厂家采取措施，提高出厂水泥质量。
2）水泥水化热
按《水工混凝土试验规程》（SD105-82）中的“直接法”，对遵义华峰水泥有限公司生产的“银鼎”牌42.5、32.5普通硅酸盐水泥以及掺入外加剂后的水泥进行水化热试验，其结果列于表4。
从表4看出，“银鼎”牌42.5、32.5普通硅酸盐水泥水化热偏高，掺入外加剂后，水泥水化热降低了6.5～7.4%。
水泥水化热试验表4
水泥
品种
减水剂UNF-1（%）
水化热（J/g）
1天
2天
3天
4天
5天
6天
7天
银普42.5
/
191
235
257
271
279
288
294
0.3
200
238
250
259
264
272
275
银普32.5
/
187
240
266
281
288
295
299
0.3
206
243
255
264
270
275
277
2、砂石料
骨料为乌江扩机工程C1标人工砂石系统生产的成品砂石骨料。
其毛料来源于扩机工程洞挖石渣，岩性主要为玉龙山灰岩，岩质较好，骨料致密坚硬,抗压强度为60.4～80.7MPa。
1）砂
人工砂由棒磨机制砂和筛分砂混合而成。
本试验共使用了4个批次的砂，其
颗粒级配分析列于表5。
检测结果表明，该砂细度模数适中，颗粒级配较合理，且生产质量较稳定。
人工砂物理品质检测成果见表6。
2）粗骨料
粗骨料系洞挖石渣经破碎后，并经筛分楼筛洗分级而成。
人工粗骨料物理品质检测成果见表7。
组合级配容重检测成果见表8。
人工砂颗粒级配分析成果表5
砂样
筛径（mm）
5.0
2.5
1.25
0.63
0.315
0.16
石粉
含量
细度模数
1#
累计
筛余
（%）
2.10
9.36
34.16
60.9
82.04
89.08
10.9
2.71
2#
2.96
9.60
34.96
61.64
81.6
88.14
11.86
2.69
3#
2.28
9.60
33.56
61.46
83.9
91.22
8.74
2.75
4#
4.38
13.28
40.42
67.56
86.5
92.0
7.98
2.90
砂子骨料物理性能检测成果表6
项目
SDJ207-82
实测值
松散容重（kg/m3）
/
1538
饱和面干视比重
＞2.5
2.64
空隙率（%）
/
41.7
吸水率（%）
/
0.54
泥含量（%）
.＜3
0.58
坚固性（%）
＜10
2.0
压碎指标度（%）
/
13.9
云母含量（%）
＜2
0
有机质含量（%）
浅于标准色
合格
硫化物含量（%）
＜1
＜0.5
《SDJ207-82》标准要求
达标
砂子骨料物理性能检测成果表7
项目
粗骨料
SDJ207-82
小石
中石
松散容重（kg/m3）
/
1490
1441
饱和面干视比重
＞2.55
2.70
2.71
空隙率（%）
/
45.6
47.4
吸水率（%）
＜2.5
0.58
0.42
含泥量（%）
＜1
0.20
0.10
针片状含量（%）
＜15
2.0
2.3
坚固性（%）
＜5
1.5
压碎指标度（%）
≤16
10.3
有机质含量（%）
浅于标准色
合格
硫化物含量（%）
＜0.5
＜0.5
粗骨料组合级配检测成果表8
项目
单级骨料
组合级配（中石：
小石）
小石
中石
5:
5
6:
4
4:
6
振实容重（kg/m3）
1675
1615
1745
1762
1722
空隙率（%）
38.9
41.1
36.3
35.7
37.2
3、外加剂
在进行混凝土配合比设计时，我们常常在混凝土中掺入不同类型的外加剂以达到和满足工程设计、施工要求。
本次试验的主要指导思想是：
满足工程设计对结构部位提出的技术要求；混凝土的工作性能，能满足施工要求；最大限度地降低单位水泥用量，使混凝土的绝热温升降低，有利于温控防裂和降低工程造价。
根据该工程的特点，初步拟定以下几种外加剂进行优选对比试验：
山西黄河外加剂厂生产的UNF-1高效减水剂，HZ-4泵送剂；山西黄河化工有限公司生产的UNF-2A高效减水剂；水电八局科研所生产的TG-1引气剂；河北省混凝土外加剂厂生产的DH9引气剂。
外加剂品质检验按国家标准《混凝土外加剂》（GB8076-1997）和建材行业标准《混凝土泵送剂》（JC473-92）要求进行。
外加剂品质检测成果列于表9，匀质性检测成果列于表10。
由表9分析可知：
（1）引气剂TG-1和DH9相比较。
DH9混凝土含气量略大，如TG-1含气6.4%，DH9含气7.6%。
但泌水率比却呈相反趋势，TG-1为69.8%，DH9则达79.4%。
（2）UNF-1和UNF-2A两种萘系高效减水剂均无缓凝和引气功能。
在减水率、28天抗压强度比方面亦无明显差异。
但UNF-1的保水性要优于UNF-2A。
如UNF-1泌水率比42.6%，而UNF-2A则达到了81.1%；UNF-2A混凝土塌落度损失率比UNF-1高出17.5%。
HZ-4
（掺量0.7%）
试验项目
JC473-92
检测结果
质量评定
减水率（%）
/
16.3
合
格
品
泌水率比（%）
≤120
103.3
含气量（%）
≤5.5
1.8
凝结时间之差
初凝
/
+4h16min
终凝
+4h16min
28d抗压强度比（%）
≥80
146
TG-1
（掺量0.8/万）
试验项目
GB8076-1997
检测结果
质量评定
减水率（%）
≥6
10.5
合
格
品
泌水率比（%）
≤80
69.8
含气量（%）
＞3.0
6.4
凝结时间之差（min）
初凝
-90～+120
0
终凝
+33min
28d抗压强度比（%）
≥80
83.7
DH9
（掺量1/万）
试验项目
GB8076-1997
检测结果
质量评定
减水率（%）
≥6
8.5
合
格
品
泌水率比（%）
≤80
78.8
含气量（%）
＞3.0
7.6
凝结时间之差
（min）
初凝
-90～+120
+22mim
终凝
+40mim
28d抗压强度比（%）
≥80
83.3
UNF-2A
（掺量0.5%）
试验项目
GB8076-1997
检测结果
质量评定
减水率（%）
≥10
20
一
等
品
泌水率比（%）
≤95
81.1
含气量（%）
≤4.0
0.2
凝结时间之差
（min）
初凝
-90～+120
-27mim
终凝
-11mim
28d抗压强度比（%）
≥110
130.1
塌落度损失率（%）
/
64.9
外加剂品质检测成果表9
UNF-1
（掺量0.5%）
试验项目
GB8076-1997
检测结果
质量评定
减水率（%）
≥10
20
一
等
品
泌水率比（%）
≤95
42.6
含气量（%）
≤4.0
0.3
凝结时间之差
（min）
初凝
-90～+120
-15min
终凝
-39min
28d抗压强度比（%）
≥110
124.5
塌落度损失率（%）
/
47.4
外加剂品质检测成果表续表9
说明：
塌落度损失率为60min时的损失率。
外加剂匀质性检验成果表10
外加剂种类
UNF-1减水剂
TG-1引气剂
DH9引气剂
HZ-4泵送剂
色泽
黄色
褐黑色
褐色
黄色
固形物（%）
94.6
95.7
47.4
95.6
比重（配制溶液浓度）
1.06（15%）
1.0（1%）
1.0（5%）
1.08（15%）
砂浆减水率（%）
17.4
/
/
11.5
氯化物含量（%）
2.01
/
0.1
0.12
表面张力（mN/m）
74.0
40.1
32.0
/
PH值
8.5
11
8.0
/
泡沫稳定性（%）
/
47.6
100.0
/
消泡时间（min）
0
58
>480
/
硫酸钠含量（%）
15.4
/
/
/
三、外加剂效应试验
1、外加剂与水泥的适应性试验
外加剂与水泥适应性试验，采用水泥净浆法，主要检验净浆凝结时间和安定性。
试验表明：
HZ-4和UNF-1分别与TG-1引气剂进行联掺时，与银普32.5水泥和银普42.5水泥适应性良好。
加入不同掺量外加剂后，对水泥净浆的初、终凝时间均有不同程度的延迟作用，初凝最长延迟时间为1h05min，终凝最长延迟时间为2h01min；水泥净浆的安定性均合格。
水泥净浆适应性试验成果表11
水泥
品种
外加剂
标稠（%）
安定性
凝结时间
UNF-1（%）
HZ-4（%）
TG-1
（1/万）
初凝
终凝
P·O32.5
/
/
/
25.8
合格
2h23min
4h58min
0.2
/
0.4
24.2
合格
3h15min
5h05min
0.25
/
0.4
24.4
合格
3h10min
5h15min
0.30
/
0.4
23.8
合格
3h29min
5h42min
/
0.25
0.125
24.8
合格
3h05min
4h20min
/
0.30
0.125
24.8
合格
3h10min
5h20min
/
0.35
0.125
25.2
合格
3h38min
6h59min
P·O42.5
/
/
/
25.2
合格
2h26min
4h35min
0.20
/
0.4
23.2
合格
2h25min
4h50min
0.25
/
0.4
23.2
合格
3h04min
4h32min
0.30
/
0.4
24.4
合格
3h01min
4h55min
/
0.25
0.125
24.4
合格
3h03min
4h57min
/
0.30
0.125
24.4
合格
3h15min
5h50min
/
0.35
0.125
24.4
合格
3h10min
5h47min
2、引气剂对比试验
1）不同品种引气剂对比试验
由表12可知，当采用银普42.5、32.5水泥时，在参数基本相同的条件下，高效减水剂UNF-1与TG-1联掺后混凝土的含气量、陷度均大于UNF-1与DH9联掺后混凝土的含气量、陷度。
这表明，在本工程原材料情况下，TG-1引气剂更优于DH9引气剂。
不同引气剂对比试验成果表12
水泥
品种
外加剂
参数
试验成果
UNF-1
（%）
DH9
（1/万）
TG-1
（1/万）
水灰
比
用水量
（kg/m3）
砂率
（%）
含气
（%）
陷度
（cm）
R28
（MPa）
P·O42.5
0.6
1.0
/
0.5
130
35
2.6
6.4
32.9
0.6
/
1.0
0.5
130
38
4.1
7.4
30.4
P·O32.5
0.6
1.5
/
0.5
130
35
3.4
6.3
26.6
0.6
/
1.0
0.5
130
38
3.6
7.3
29.0
（2）引气剂不同掺量对比试验
试验采用银普42.5水泥，混凝土级配6：
4。
引气剂不同掺量试验列于表13。
成果表明，水灰比在0.4～0.7范围时，TG-1掺量为1/万混凝土的单位用水量、含气量、陷度、抗压强度与掺量为0.8/万相比较均无明显差异。
因此，从技术、经济综合考虑，在常态混凝土中，TG-1掺量以0.8/万为宜。
外加剂
参数
试验成果
UNF-1
（%）
TG-1
（1/万）
水灰比
用水量
（kg/m3）
砂率
（%）
含气
（%）
陷度
（cm）
R7
（MPa）
R28
（MPa）
0.6
1.0
0.4
137
36
3.4
7.7
33.6
40.7
0.6
1.0
0.5
129
38
4.2
7.4
23.3
29.8
0.6
1.0
0.6
135
40
3.6
6.7
21.5
27.6
0.6
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