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1、1前言1.1试验目的及任务 受黄河上游水电开发有限责任公司拉西瓦建设分公司的委托，按照拉建司工字（2004）304号文件关于委托进行拉西瓦水电站工程骨料碱活性补充验证试验、大坝（引水发电系统）混凝土配合比优化及掺级粉煤灰试验任务的通知的要求。拉西瓦水电站工程厂房结构混凝土配合比补充试验依据拉西瓦水电站工程地下厂房混凝土掺粉煤灰配合比补充试验任务书及关于转发会议纪要的通知（2004.10）进行，拉西瓦试验中心承担拉西瓦水电站工程引水发电系统混凝土配合比优化及掺不同等级粉煤灰后混凝土性能试验。1.2混凝土优化设计、试验技术指标根据黄河上游水电开发有限责任公司拉西瓦建设分公司下发的“拉西瓦水电站工程
2、引水发电系统结构混凝土优化试验研究任务书”及有关技术和设计要求，拉西瓦引水发电系统各工程部位混凝土设计指标分别见表1-1。表1-1 混凝土设计指标及相关试验内容序号设计等级级配坍落度(cm)强度保证率(%)煤灰掺量(%)龄期（天）极限拉伸（*10-4）工程部位1C25F300W8二799515281.00进水塔、高压管道、厂房、梁、柱12142C25F100W6三579515280.85厂房下部结构混凝土(一期混凝土)3C30F300W8二12149515280.85门槽及门槽轨道二期混凝土、岩锚梁4C20F100W6二799515280.85尾水管、尾闸室、尾调室、尾水洞12145C20F2
3、00W6三579515280.85回填混凝土备注:1.粉煤灰掺量为15，使用平凉、级粉煤灰； 2.对编号1、3、4进行泵送混凝土试验研究，只做抗压强度、劈拉强度、抗冻、抗渗、极限拉伸试验内容；3.对编号2还应做绝热温升、干缩、自生体积变形。2试验依据的规程、规范拉西瓦水电站工程引水发电系统混凝土优化试验研究任务书 2004.10拉西瓦水电站工程对水泥和粉煤灰的质量要求 2004.10水工混凝土试验规程 DL/T 5150-2001水工混凝土砂石骨料试验规程 DL/T 5151-2001水工混凝土施工规范 DL/T 5144-2001中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥GB 200
4、-2003水泥化学分析方法 GB/T 176-1996水泥胶砂强度检验方法 GB/T 17671-1999水工混凝土掺用粉煤灰技术规范 DL/T 5055-1996水工混凝土外加剂技术规程 DL/T 5100-1999混凝土泵送施工技术规程 JGJ/T 10-19953原材料3.1水泥拉西瓦水电站工程引水发电系统混凝土配合比试验采用青海水泥股份有限公司（以下简称大通水泥）及甘肃永登祁连山水泥股份公司（以下简称永登水泥）生产的中热42.5级水泥即：P.MH42.5级水泥。水泥除了满足中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥GB 200-2003要求外，还应满足拉西瓦水电站工程对水泥和粉
5、煤灰的质量要求中对水泥要求性能，对水泥的物理力学性能、化学成份指标进行了试验检测，检测结果满足规范要求。水泥物理性能试验结果表3-1、水泥力学性能试验结果见表3-2、水泥化学成分及矿物成分分析试验结果见表3-3。表3-1 中热42.5级水泥物理性能试验结果 国家标准密度(g/m3)细度(m2/kg)标准稠度(%)安定性凝结时间(时:分)初凝终凝大通水泥检测值3.228022.1合格4：435：47永登水泥检测值/29022.8合格2：183：26拉西瓦水泥标准250300GB200-2003250合格1:0012:00表3-2 中热42.5级水泥力学性能试验结果 国家标准抗压强度 (MPa)抗
6、折强度 (MPa)3d7d28d3d7d28d大通水泥检测值15.222.843.23.54.58.1永登水泥检测值12.723.448.33.04.88.2拉西瓦水泥标准8.0GB200-200312.022.042.53.04.56.5 表3-3 水泥化学成分及水泥矿物成份分析结果水泥品种化 学 成 份 (%)矿 物 成 份 (%)备注LossSiO2Fe2O3CaOMgOSO3碱含量Al2O3C2SC3SC3AC4AF大通水泥0.4920.556.1361.894.422.200.494.3220.2551.641.0518.64检测值永登水泥0.3020.745.2261.604.68
7、2.160.394.7023.6147.883.6015.87检测值拉西瓦水泥指标3.55.00.616.0GB200-20033.05.03.50.655.06.0从以上试验结果表中可看出：两种水泥的氧化镁含量都大于4，碱含量小于0.6，符合拉西瓦水泥两项指标的要求；大通中热水泥凝结时间比永登中热水泥长两个多小时；大通中热水泥同永登中热水泥相比较：大通中热水泥抗压强度前期高，后期强度低。3.2粉煤灰按照试验任务书的要求，在混凝土中掺入甘肃平凉诚信达电力有限责任公司生产的平凉级粉煤灰和级粉煤灰，以改善混凝土的性能。粉煤灰性能除满足水工混凝土掺用粉煤灰技术规范DL/T 5055-1996外，还应
8、满足拉西瓦水电站工程对水泥和粉煤灰的质量要求对粉煤灰的质量要求。在混凝土中掺入品质优良的粉煤灰，可以提高混凝土的密实性，减少混凝土泌水、改善混凝土的和易性，降低混凝土水化热温升，有利于防止温度裂缝的产生。3.2.1粉煤灰品质试验依照规范对平凉级粉煤灰、级粉煤灰进行了品质检测，检测结果表明，平凉级粉煤灰品质指标均满足规范要求；平凉级粉煤灰除细度指标不满足级粉煤灰指标要求外，其余各项指标满足级粉煤灰要求，特别是需水量比仅为87.8，起到减水效果，可以减少混凝土的单位用水量；两种等级的粉煤灰的烧失量特别小在0.06左右，优点是对外加剂的吸附小，特别是对引气剂的吸附小，对于混凝土中高掺量粉煤灰可以保证
9、混凝土的含气量。粉煤灰品种试验结果见表3-4。表3-4 粉煤灰品质试验结果 质量标准粉煤灰等级及指标(DL/T 5055-1996)拉西瓦粉煤灰指标检 测 结 果级级平凉级粉煤灰平凉级粉煤灰细度(45m方孔筛余%)12209.024.2需水量比（%）9510584.487.8烧失量（%）5830.050.06SO3（%）3321.181.22CaO（%）56.066.513.2.2粉煤灰化学成分分析从化学成分分析结果看，两种粉煤灰的碱含量超过了2、氧化钙含量超过了5的要求，为了验证体积安定性，在水泥中分别掺入15、25、30三个掺量的粉煤灰进行体积安定性试验，试验结果：体积安定性合格。粉煤灰化
10、学成分分析及体积安定性试验结果见表3-5。表3-5 粉煤灰化学成分分析、体积安定性试验结果粉煤灰品种体积安定性（分别掺入15、25、30的粉煤灰）化学成份（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3碱含量平凉级粉煤灰合格49.2024.857.636.063.861.182.14平凉级粉煤灰合格51.4923.478.626.513.961.222.22拉西瓦粉煤灰指标合格5.03.2.3粉煤灰有效碱含量试验 粉煤灰中有效碱含量试验依据美国材料试验协会关于用于混凝土的矿物外加剂有效碱的检验方法（ASTM-C311）的有关规定进行，对平凉级粉煤灰的两批样品分别进行了试验检测，从检测结果可
11、见：两种粉煤灰的有效碱含量在18.319.1之间，同规范中推荐的粉煤灰有效碱含量计算值20比较接近。试验结果见表3-6表3-6 粉煤灰有效碱试验结果表检测项目第一批粉煤灰第二批粉煤灰碱含量检测（）有效碱检测（）碱含量检测（）有效碱检测（）K2O1.3000.371.0290.31Na2O1.3800.171.0990.14总碱含量2.240.411.780.34有效碱含量18.319.13.3骨料 试验所用骨料为红柳滩砂石料场生产天然骨料。砂石骨料在混凝土中起骨架作用,砂填充石子的空隙。水泥与水形成水泥浆包裹骨料表面并填充骨料的空隙。水泥浆硬化前，润滑骨料，使混凝土拌合物具有一定的和易性。本次
12、优化试验不仅对其他原材料的品种等级进行确定，还将通过试验对骨料的品质指标进行检测，确定骨料相关的技术参数及骨料在混凝土配合比中的参数。3.3.1细骨料细骨料应质地坚硬、清洁、级配良好；人工砂的细度模数宜在2.42.8范围内，天然砂的细度模数宜在2.23.0范围内。红柳滩砂石料场生产的砂细度模数偏大，砂细度模数通常为F.M2.90且级配不理想，特别是0.315mm颗粒含量偏少，在810之间，用于泵送混凝土易产生泌水、离析等现象。根据骨料实际生产情况对砂子细度模数进行了调配，混凝土优化试验采用将料场原来生产的粗砂和细砂按照一定的比例掺配，试验结果表明，中砂的细度模数适中，特别是0.315 mm颗粒
13、含量达到16.6，能满足混凝土和易性的要求。砂细度模数、品质指标及物理指标检测结果见表3-7、表3-8。表3-7 砂品质指标及物理指标检测结果检测项目细度模数堆积密度(kg/m3)紧密密度(kg/m3)表观密度(kg/m3)饱和面干表观密度(kg/m3)吸水率(%)云母含量(%)SO3(%)含泥量(%)有机质含量检测数据2.6916061950263026501.010.170.0351.1浅于标准色DL/T5144-20012.2-3.02500213表3-8 砂颗粒级配检测结果筛孔尺寸（mm）筛余质量（g）分计筛余百分数（%）累计筛余百分数（%）5.0193.83.82.56513.016
14、.81.255911.828.60.6314028.056.60.31513426.883.40.16469.292.60.16377.4100.0总计500F.M =2.693.3.2粗骨料粗骨料的品质指标不仅影响混凝土拌合物性能，还对混凝土的强度、耐久性起到关键作用，粗骨料表观密度越大,强度越高,配制的混凝土强度高,耐久性好；骨料中的有害物质不仅妨碍了骨料与水泥石的粘结及水泥石自身的凝结硬化，更严重的会阻碍水泥的水化反应，影响混凝土的性能。拉西瓦水电站工程引水发电系统混凝土配合比优化试验采用的粗骨料为红柳滩砂石料场生产的天然卵石。粗骨料品质指标及物理性能检测结果见表3-9，粗骨料的颗粒级配
15、检测结果见表3-10。表3-9 粗骨料品质指标及物理性能检验结果骨料粒径（mm）表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)紧密密度(kg/m3)饱和面干表观密度(kg/m3)饱干吸水率（%）超径（%）逊径（%）针片状(%)含泥量（%）压碎指标（%）SO3含量（%）有机质含量52027101530184026900.641.02.211.00.83.00.032浅于标准色204027101570183026900.4109.15.00.30.093DL/T5144-200125502.5510151.0160.5浅于标准色表3-10 粗骨料颗粒级配检验结果小石粒径（mm）分计筛余百分率（）备注
16、11月18日12月10日58.72.29.520 mm含量为66.459.556.328.89.51625.852.816207.913.6201.21.0中石200.39.12031.533.664.031.54055.824.94010.30表3-9检验结果表明：红柳滩砂石料场生产的卵石表观密度在2710kg/m3左右，密度较大，饱和面干吸水率较小，说明骨料质地密实，品质优良。试验数据表明，卵石各项指标均满足规范要求。骨料的针片状含量较大时，不仅影响混凝土的强度，同时对泵送混凝土的可泵性不利，因此要严格控制骨料的针片状含量。针片状颗粒含量使用针片状规进行检测，检测结果为：骨料中石（2040
17、mm）针片状为5.0%，满足规范要求。3.4外加剂混凝土外加剂能显著降低混凝土的拌合用水量，大幅度减少混凝土的胶凝材用量，节约工程成本。在混凝土中掺入适量的性能优良的外加剂，能提高混凝土密实度，改善混凝土拌合物性能，减少混凝土拌合物坍落度损失，使混凝土不易离析。对于泵送混凝土，掺入合适的外加剂，可以提高混凝土的可泵性，减少混凝土的坍落度损失，加快施工进度。在水工混凝土中，掺外加剂是混凝土配合比优化设计的一项重要技术措施。 拉西瓦水电站引水发电系统混凝土配合比优化试验选用的外加剂是按照试验任务书选定的南京建科院生产的JM-型高效缓凝减水剂和河北石家庄混凝土外加剂厂生产的DH9引气剂，外加剂匀质性
18、试验结果见表3-11，掺外加剂混凝土拌合物性能试验结果见表3-12。表3-11 减水剂JM-匀质性试验结果检测项目试验结果外观形态粉状细度(%)15.16固体含量(%)93.99硫酸盐含量(%)4.38PH值8.98配制难易程度较易表面泡沫少液体沉淀微in southwest of Zhejiang Provincial Committee of the partys struggle, develop democratic United Front against Japan, established the armed forces and the anti-Japanese base a
19、rea, decided to establish the CPC Zhejiang Committee. In February 1939, with Gu Yuliang, Secretary Zhu, as Minister, Jie Xu into a propaganda Minister, Zhang Zhihua as womens Minister, Huang yan as youth Minister, zhexi recorder of Penrhyn as military Secretary of the establishment. Hanchang organiz
20、ation attached to the recorders of the West. After the Spring Festival, Zhu Xi was determined to rally, led by Wang Hesong more than more than 100 people, with first Road South into the team headquarters the name of back from Wuzhen to Wujiang yan . Is month, established the Tomb area 1th branch-Eas
21、t water Hong Kong Branch, Branch Secretary Shen Yingjie. Is autumn, the Kuomintang Zhejiang Provincial Government in Southwest Bureau to intensify its anti-communist, ordered political team training in tianmu mountain, is intended to eliminate in the political power of the Communist Party, thorough
22、restructuring of the provinces political team to make it become a tool of anti-Communist. In view of this situation, recorder of the West direction West open mass work has been difficult, political signs should not be used, only all go underground, the partys work to continue. To do this, take appro
23、priate measures by a party organization, party members in the Organization of political withdrawal, transfer or make public career as cover, into a secret struggle. In November, Yang and the victory of the battle of the25掺减水剂JM-混凝土拌合物性能试验结果表表3-12 试验编号混凝土类别水灰比(W/C)减水剂用水量(kg/m3)水泥用量(kg/m3)砂率（%）容重(kg/m
24、3)坍 落 度 (mm)减水率(%)含气量(%)砼温()室温()抗压强度(MPa)/抗压强度比(%)凝结时间(min)品种掺量设计实测30分钟后损失率3d7d28d初凝终凝LJ3-0基准0.59-1823103824008010873166-1.418189.4/10016.5/10027.9/1007:1010:00LJ3-1受检0.48JM-0.5%148310402400801090513918.72.2171814.7/15624.6/14938.8/13910:0915:51LJ3-2受检0.45JM-0.7%140310402400801079572823.12.6181813.4
25、/14330.6/18542.9/15413:0017:004混凝土配合比设计拉西瓦水电站工程引水发电系统混凝土配合比设计在考虑强度的同时,还重点考虑抗冻、抗渗等耐久性指标。在混凝土配合比设计中采用: 低水胶比、低用水量、掺入高效减水剂、引气剂、掺入粉煤灰的技术路线，以拉西瓦水电站引水发电系统结构混凝土优化试验任务书和水工混凝土施工规范 (DL/T5144-2001)等为依据，提出满足设计要求和施工要求的混凝土配合比。4.1混凝土配制强度拉西瓦水电站引水发电系统混凝土配制强度按照拉西瓦水电站引水发电系统结构混凝土优化试验任务书和水工混凝土施工规范 (DL/T5144-2001)的要求，混凝土配
26、制强度计算公式采用： fcu,o=fcu,k+t经计算引水发电系统混凝土配制强度见表4-1。表4-1 引水发电系统岩锚梁混凝土配制强度表设计等级强度保证率(%)概率度系数t标准差(MPa)龄期（天）配制强度(MPa)工程部位C25F300W8951.6454.52832.4进水塔、高压管道、厂房、梁、柱C25F100W6951.6454.52832.4厂房下部结构混凝土(一期混凝土)C30F100W6951.6454.52837.4门槽及门槽轨道二期混凝土、岩锚梁C20F100W6951.6454.02826.6尾水管、尾闸室、尾调室、尾水洞C20F200W6951.6454.02826.6回
27、填混凝土4.2水胶比与抗压强度关系试验水胶比与强度关系依据西北勘测设计研究院工科院及水电四局试验中心提供的黄河拉西瓦水电站工程混凝土配合比设计试验总报告确定。4.3混凝土配合比参数的确定4.3.1骨料级配选择 拉西瓦水电站引水发电系统混凝土，按最大容重法，并考虑料场各级粗骨料原状级配分布情况确定混凝土的最优骨料级配，二级配混凝土骨料级配为小石：中石50：50；三级配混凝土骨料级配为小石：中石：大石30：30：40。4.3.2砂率选择 混凝土中砂率见表4-2引水发电系统混凝土砂率选择结果表，。表4-2 引水发电系统混凝土砂率选择结果表序号试验编号混凝土设计等级级配龄期（天）水胶比粉煤灰掺量（）砂
28、率（）坍落度（cm）入仓方式备 注1CF-1C25F300W8280.45153479常态平凉、级粉煤灰2280.4515381214泵送3CF-2C25F100W6280.45152957常态4CF-3C30F100W6280.40153479常态5280.4015381214泵送6CF-4C20F100W6280.50153579常态7280.5015391412泵送8CF-5C20F200W6280.48153157常态4.3.3外加剂掺量拉西瓦水电站引水发电系统混凝土配合比优化试验选用的外加剂是按照试验任务书选定的南京建科院生产的JM-型高效缓凝减水剂和河北石家庄混凝土外加剂厂生产的D
29、H9引气剂。4.3.3.1减水剂 减水剂的掺量是根据试验任务书的设计要求和试验结果且综合考虑技术经济效果而提出的，结合施工中坍落度的正常损失和混凝土凝结时间予以确定，基本在0.50.6之间。4.3.3.2引气剂 引气剂能引入大量均匀分布的气泡，气泡可缓解冰胀压力，以及阻塞和隔断渗水通道，并且由于保水性好，减少了由于泌水所造成的孔隙，因而可提高混凝土抗冻性和抗渗性，掺量主要通过拌合物含气量与和易性来确定。5混凝土配合比设计参数引水发电系统混凝土配合比设计试验参数见表5-1引水发电系统混凝土配合比参数表。6混凝土拌合物性能试验混凝土拌合物性能包括新拌混凝土的和易性（包括棍度、含砂、粘聚性、析水）、
30、坍落度、凝结时间、容重、出机温度等项目，优化配合比试验在试验中心拌合间进行。为保证试验条件满足规范要求，严格控制了配合比的拌合过程：室温、出机混凝土温度、各种原材料的投料顺序、拌合时间、称量误差等均控制在规定范围内。6.1 混凝土和易性混凝土坍落度均按照拌和物出机15分钟后控制，其中二级配混凝土泵送混凝土坍落度为1214cm、其余为79 cm，三级配混凝土坍落度为57cm；二级配F300级混凝土含气量控制在5.05.5，F100级混凝土含气量控制在4.04.5；三级配F200级混凝土含气量控制在4.55.0，F100级混凝土含气量控制在3.54.0。混凝土拌合物和易性试验结果见表6-1。表5-
31、1 引水发电系统混凝土配合比试验参数表试验编号混凝土设计等级级配龄期天水胶比砂率JM-%DH9%坍落度cm用水量kg/m3容 重kg/m3备注CF-1-1C25F300W8280.40350.60.007791102420平凉级CF-1-2C25F300W8280.40350.60.007791102420平凉级CFBS-1-3C25F300W8280.38380.50.00712141202420平凉级CFBS-1-4C25F300W8280.38380.50.00712141202420平凉级CF-2-1C25F100W6280.45300.60.00557922440平凉级CF-2-2C
32、25F100W6280.45300.60.00557922440平凉级CF-3-1C30F100W6280.40340.60.005791102420平凉级CF-3-2C30F100W6280.40340.60.005791102420平凉级CFBS-3-3C30F100W6280.35370.50.00412141202420平凉级CFBS-3-4C30F100W6280.35370.50.00412141202420平凉级CF-4-1C20F100W6280.50340.60.005791142420平凉级CF-4-2C20F100W6280.50340.60.005791142420平凉
33、级CFBS-4-3C20F100W6280.48390.50.00412141222420平凉级CFBS-4-4C20F100W6280.48390.50.00412141222420平凉级CF-5-1C20F200W6280.48310.60.00557932440平凉级CF-5-2C20F200W6280.48310.60.00557932440平凉级说明：1.通过粉煤灰物理性能试验和混凝土配合比拌合物性能试验，可以看出平凉粉煤灰和平凉粉煤灰的需水量比和坍落度非常接近，所以相同的混凝土配合比用水量相等。 2.粉煤灰掺量均为15。表6-1 引水发电系统混凝土拌合物和易性试验结果试验编号级配水
34、胶比砂率(%)坍落度（cm）砼温（）坍落度-时间变化关系和易性凝结时间(h:min)含气量（）棍度含砂析水粘聚性出机15min30min初凝终凝CF-1-10.4035791714.010.58.0上中无好5.3CF-1-20.4035791515.210.07.2上中少好5.1CFBS-1-30.383812141716.814.312.2上中无好23：4227：065.5CFBS-1-40.383812141417.213.510.6上中无好5.3CF-2-10.4530571613.06.43.3上中无好4.0CF-2-20.4530571512.97.04.1上中无好4.4CF-3-1
35、0.4034791712.29.07.2上中无好19:0823:404.7CF-3-20.4034791512.58.77.2上中无好19:2024:204.4CFBS-3-30.353712141717.914.211.0上中无好5.5CFBS-3-40.353712141517.613.611.5上中无好24:1527:355.2CF-4-10.5034791612.57.54.9上多少好4.5CF-4-20.5034791514.28.24.6上中少好4.3CFBS-4-30.483912141817.814.211.5上中少好4.8CFBS-4-40.483912141418.014.
36、311.7上中少好22：0526：555.1CF-5-10.4831571512.46.14.3上中少好4.6CF-5-20.4831571612.25.43.2上中少好5.16.2 坍落度损失试验 为了保证混凝土现场施工的工作性，对引水发电系统混凝土坍落度损失进行了试验，从试验结果看，低坍落度的混凝土坍落度损失要大于泵送混凝土的坍落度损失，减水剂JM-同引气剂DH9复合对高坍落度泵送混凝土更为适合，试验结果见表6-1。7混凝土性能试验7.混凝土力学性能试验混凝土的力学性能主要有混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度。混凝土的抗压强度与混凝土其它性能及变形特性有良好的相关关系，根据抗压强度可以推定其它
37、性能与变形特性，所以常用混凝土抗压强度作为现场质量控制和等级评定的主要指标。7.抗压强度及劈拉强度试验引水发电系统混凝土力学性能试验主要有混凝土的抗压强度和混凝土的劈裂抗拉强度。试验结果表明，混凝土抗压强度满足设计要求和混凝土配制强度。混凝土的抗压强度及劈拉强度试验结果见表7-1。试验结果表明：相同胶材用量的情况下，掺平凉级灰和掺平凉级灰的强度基本接近；掺平凉级灰和掺平凉级灰的混凝土抗压强度龄期发展关系基本接近，3天强度约为28天强度的3540，7天强度约为28天强度的6575。表7-1 混凝土(砂浆)抗压强度及劈拉强度试验结果试验编号混凝土设计等级级配水胶比用水量（kg/m3）粉煤灰等级力学性能抗压强度(MPa)劈拉强度(MPa)3d7d28d7d28dCF-1-1C25F300W80.40110