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自 密实混凝土配合比浅析 郑庆喜 ( 明溪县水利局福建明溪3 6 5 2 0 0 ) 摘要本文以福建明溪黄沙坑水库大坝 自密实混凝土配合比为例，阐述 了自密实混凝土配合比试配、 计算、 调整及对配合比相对应混凝土质量。 关键词 自密实混凝土； 配合比； 计算； 调整； 检验 中图分类号： T U 5 2 8 1黄沙坑水库的基本情况 黄沙坑水库位于福建省三明市明溪县 境 内城岚 溪黄 沙 坑村 河段 ，距 明溪 县约 2 0 k m， 是座灌溉为主、 供水为辅的综合利 用中型水库， 主要建筑物包括拦河坝( 主坝、 副坝) 、 隧洞等。主坝坝顶高程 4 4 8 7 0 m， 坝 顶长 1 9 8 m， 坝顶宽5 O m， 最大坝高 4 4 2 0 m； 副坝坝址布置在左岸的垭口处 ， 坝顶高程 4 4 8 7 0 m， 坝顶长 8 6 m， 坝顶宽 5 O m， 最大坝 高 2 0 O m 。 隧洞总长为 1 0 9 8 4 m， 是福建省十 二 、 五规划 的重点工程项 目。 对自密实混凝土堆石的施工具有参考价值。 文献标识码 ： A 大坝的主坝 、副坝坝体材料 均设计 为 C 2 0自密实混凝土堆石 ，基础建基面设 1 O m厚 C 2 0 常态混凝土垫层。这是福建省 第一座采用 自密实混凝土堆石 。 2自密实混凝土堆石特点 自密实混凝 土堆石 坝 的施 工过 程 ： 块 石用汽车直接人仓 ， 挖掘机平仓， 堆石中空 隙用不振捣 自密实混凝土填充。这种方法 施工进度快、 施工方法简单， 质量不受人工 振捣而影响， 综合造价低等优点。 但它的施 工难 点在 自密实混凝土上 ， 自密实 混凝土 与常态混凝土的区别在于：自 密实混凝土 入仓后无须人工振捣，自密实混凝土采用 外加剂( 高效减水剂) 来代替混凝土中水的 用量并渗入大量的粉煤灰来减少水泥用 量， 水化温升小。 不振捣必须要求自密实混 凝土具有高流动性 ， 强度要求自密实混凝 土必须具备抗离析性。要使自密实混凝土 既要有较好的流动而不产生离析，这就是 自密实混凝土 的配合 比的问题 。 自密实混 凝土配合 比是决定 自密实混 凝土性能 的关 健，自密实混凝土配合比是否掌控是关系 坝面为砌筑干砌石护坡部分， 原上游坝坡 结构 不变 ， 铺设土工 膜前先铺设 2 0 0 ram厚 细砂垫层， 再铺设“ 两布一膜” ， 膜上部采 用 2 0 0 mm厚 C 3 0 F 2 0 0现 浇混凝 土 护坡作 为 保 护层 ，并 沿 坝 坡 每 l O m 设 一道 1 O m x 1 O m锚 固梁 ， 同时在大坝上游坝脚 处设 1 0 x 1 O m脚 槽 。C 3 0砼 护坡 错缝布 置 ， 分 缝问距 为 2 0 x 2 O m， 缝宽 2 0 ra m， 聚 乙烯泡沫板嵌缝 。坝顶高程 9 9 9 O m至 9 9 6 O m高程段护坡( 展开宽度 9 O re ) 采用 面 层 密 贴 卵 石 加 糙 ，卵 石 粒 径 不 小 于 5 0 ram 。 ( 2 )临时坝 上下 游坝 面土工 膜铺 设 ： “ 两布一膜” 紧贴坝面铺设 ， 马道内侧设土 工 膜锚 固沟 ， 沟底 宽 1 O m， 沟 深 1 O m， “ 两 布一膜 ”铺设后沿 坝顶 、坝底 及坝面 9 9 9 O m、 9 9 0 O m、 9 8 0 O m、 9 7 0 O m 高 程 分 别 设 1 O m x i O m C 3 0 F 2 0 0 砼锚 固梁 。膜上 部 采用 2 0 0 m m厚 C 3 0 F 2 0 0现 浇混 凝 土护 坡作为保护层， C 3 0 砼护坡错缝布置， 分缝 间 距 为 2 02 O m， 缝 宽 2 0 ram， 聚乙 烯 闭 孔 泡沫 板嵌 缝 。坝顶 高程 1 0 0 2 O m至 9 9 9 O m高程段上下游面护坡 ( 展开宽度 9 O m) 采用面层密贴卵石加糙 ， 卵石粒径 不小 于 5 0 mm。 4 5铺膜后检测 ( 1 ) 土工膜铺设后， 应对全部焊缝 、 焊 缝结点、 破损修补部位等处进行检测， 须保 证土工膜无破损、 无漏水点， 土工膜相互焊 接完整可靠不漏水， 库内土工膜形成完整的 防渗体系。 ( 2 ) 焊缝检测应 由施 工方 自检后 ， 自检 合格后提交甲方或质检等部门联合抽样检 验或全检。 ( 3 ) 检测过程及结果应详细记录存档 ， 并应符合其他规范要求。 5控制措施 5 1 技术措施 ( 1 ) 操作人员在土工膜焊接前 ， 应保证 电压平稳 。 ( 2 ) 在焊接部分的底下垫一条长木板， 以 便焊机在平整的面上移动， 保证焊接质量。 ( 3 ) 控制焊接机移动速度和平稳。 5 2经济措施 设立奖惩制度， 对于施工质量高、 返工 率低的施工作业队伍给予经济奖励 ， 并对 施工质量抽检不合格的施工作业队伍给予 经济处罚；对因焊接质量问题报废的土工 膜成本责成作业队伍赔偿。 5 3管理措施 ( 1 )项 目部应该加强对 全体施工技术 人员的技能培训，使施工人员提高其技能 熟 练度 。 ( 2 )定期组织作业队伍参观施工质量 优秀班组的成果，调动作业人员的劳动积 极性， 使得工程质量得到提高。 6效果检查 施工完成后，项 目 部对本次施工验收 情况进行了统计分析，本次项 目针对土工 膜工程验收 1 0 6 4次总计 1 5 0 7 2 m ，验收合 格率达到了9 8 。 项 目 部因此受到了业主、 设计、 监理单位的表扬。 7结语 提前预防蒸发塘施工 过程 中细节上 可 能发生的疏漏， 最终提高土工膜铺设质量。 通过上述对新疆神华能源集团蒸发塘土 工膜铺设项 目在土工膜铺设过程中主要 影 响因 素的 分析 ，提 出 针对 主要 影 响 因 素 的解决 办法 ，并 在 实践 中得 的 了优 良 的效果。陕西水利 参考文献 1 】 田美琼 ， 彭宗祥 复合 土工膜在病险水库 除险加 固工程 中的实践与应用卟 湖 南水利 水 电 2 0 0 8 ( 0 4 ) ： 5 3 - 5 4 2 1 王春光 ， 李东晗， 周德强 复合土工膜施 工技 术应 用 实例 U 1 黑龙 江水利 科技 ， 2 0 0 8 ( 0 5 ) ： 6 2 【 3 1 刘思鸣 复合土 工膜施 工要 点 与质量控 制 内江科技 ， 2 0 0 9 ( 1 0 ) ： 9 9 1 0 0 ( 责任 编辑： 唐红云) = ) o。 o o 到这一新工 艺的推广应用 ， 关系到工程 质量 。 如何控制好 自密实混凝土的配合比。 3自密实混凝土配合比对质量的影响 在单位体积中：粗骨料用量多 ，流动性 大 ， 抗离析性差， 影响混凝土强度的均匀性； 砂量用多时，流动性差 ， 不利混凝土弹性模 量 ； 水胶比大时， 流动性好 ， 抗离析性差 ， 强度 降低。自 密实混凝土的配合 比中各原材料用 量 对混凝 土的质量影 响大 ，要根据 自密实混 凝 土强度与 之相对应 的配合 比才能满 足混凝 土的设计要求。 3 1 配合 比调整 配合比是对原材料满足规范要求的前提 下对原材料进行组合，大部分的原材料总的 满足规范要求但 内部结构会产生变化 ，如粗 骨料 5 - 2 0 mm间的连续级配变化 ， 砂 的细度模 数变化，粉煤灰同一级别有原状灰与磨细灰 间的差异。自密实混凝土对原材料变化极为 敏 感 ，原材料 的变 化配合 比要 随之 调整 ， 否 则 ，自密实混凝 土的流动性 和抗离析 性性能 难 以满足。 3 - 2 配合 比的检验 自密实混凝 土配合 比是 根据设计 混凝土 的强度要求进行试配， 按规范要求， 施工时混 凝 土的 强 度在 原设 计 强度 基 础 上要 适 当提 高， 以消除施工时各种因素影响。提高后的混 凝土强度称之为试配强度 ，以试配强度来确 定自密实混凝土配合比， 配合比确定之后， 试 拌混凝土经过 3 、 7 、 2 8 d 试块检测 ， 强度达到试 配强度要求即为合格。施工现场原材料往往 会发生变 化 ， 配合 比要进 行调整 ， 调 整后的配 合 比能否满 足试配 强度 ，现场用 V型漏斗 的 通过时间和扩展度来检验 ， V型漏斗 的通过 时 间 为 7 s 2 5 s ，混 凝 土 扩 展 度 V 型 漏 斗 下 6 5 0 m m 7 5 0 m m，二个指标 经 3 0 m i n 、 6 0 mi n检 测若在此 范围 内， 自密 实混凝土流 动性和抗 离析性满足要求， 经后期检测混凝土密实、 强 度均能满足要求。 自密实混凝土的配合比的试配计算和调 整过程 3 3 配合比中现场原材料单位体积用量范围和 指标 3 3 1粗骨料 ： 依据 胶结 颗粒 料 筑 坝技 术 导 则 ( S L 6 7 8 2 0 1 4 )中建议 粗骨 料体积 比宜 为 0 2 7 0 3 3 ， 现场采用机械加工石子， 表观密度 为 2 6 7 m ， 初步选定石子单方掺量 2 4 0 L 。 3 3 2细骨料 ： 自密实混凝土宜砂粗砂，砂的细度模数 一 般为 2 7 3 3之间， 砂率宜选取 4 3 4 7 为 宜 ， 现场机械加工砂的细度模数 3 2 8 ， 表观密 度 2 6 6 e ra 初步选定砂率为 4 5 。 6 1 3水胶 比： 依 据 胶 结颗 粒料 筑 坝 技术 导 则 ( S L 6 7 8 2 0 1 4 ) 中 建 议 水 胶 比 宜 选 取 O 8 0 1 1 5 ， 通过净浆试验 ， 发现体积水胶比为 0 9 1 0之间时浆体粘性最佳 ，初步选定水胶 比为 O 9 5 ； 3 3 _3 水泥及粉煤灰的体积： 水泥 ：采 购福建三 明金 牛水泥 有限公 司 的散装普通硅酸盐水泥 P O 4 2 5 ，密度为 3 1 g c m 。 粉煤灰：采用为福建省永安市瑞祥粉煤 灰科技 有限公 司出产的 级粉煤 灰 ， 密度 2 2 ； 水胶 比为 0 9 5时 ， 按照强 度经 验数据 ， 粉煤灰掺量与水泥掺量体积比为 7 ： 3 。 3 3 4 外加剂掺人量由试验确定， 外加剂采用北京华石纳固科技有限公司 生产的堆石混凝土专用外加剂进行试验， 检验 标准参照 混凝土外加剂) ( G B 8 0 7 6 2 0 0 8 ) 。一 般在 1 0 2 0 范围， 掺入量经实验确定 ， 最终 确定外加剂掺入量为胶凝材料用量的1 2 7 。 用夕 加齐 4 。 3 4基础配合 比计算 配合 比的计算方法有固定体积法、全计 算法、 参数法、 骨料比表面法等。较为适合 自 密实混凝土的配合 比的计算方法为固定体积 法 ， 根据上述各原材料的体积和各原材料的 感观密度按固定体积法。 自 密实性能混凝土 基础配合比以c O 等级计算过程如下： A、 确定单位体积粗骨料体积用量( V g ) 粗骨料的掺人量由试验确定 ，要求既要 保证混凝土性能满足要求又要尽可能保证经 济性。根据骨料级配情况及 自密实性能首先 选取0 2 4 ， 单位体积粗骨料体积用量为 2 4 0 L ， 质量为 6 4 1 k g 。 B、 确定水胶 Iz L ( w p ) 根 据配制高 自密 实性能混凝 土 的性 能要 求 ， 选 用水胶 比为 O 9 5 。 C 、 确定含气量( V a ) 根据经验以及所用外加剂的性能设定高自 密实性能混凝土的含气量为 2 ， 即单方2 0 L 。 D、 计算单位体积细骨料量( V s ) 细骨料的掺人量由试验确定， 要求既要保 证 混凝土性 能满足要求又要 尽可能保证 经济 性。 选定掺入 量为4 5 ， 时 掺 量为V s 1 0 0 0 一 V g V a ) * 4 5 = 3 3 3 L ， Ms = 2 6 6 V s = 8 8 6 k g 。 E 、 计算单位体积粉体材料体积用量( V c e ) 单位体积粉体材料体积用量 V c e = V p ； 水胶比为 O 9 5 ，故设胶凝材料体积为 X ， 则水的体积V w为 0 9 5 x ； 根据1 0 0 0 = V - V a + V s + V p + V w， 则 2 4 0 + 2 O + 3 3 3 卜 x + 盘=1 o 0 O ： Vp= 2 0 9 L VW = 1 9 8 L ( V p为单位体 积 胶凝材料体积用量 ) ； Vc e =Vp = 2 0 9 L。 F 、 确定单位体积水泥用量 水 泥用量 由试验确定 ，在 0 9 5水胶 比下 为保证混凝土 c O 强度， 根据试验确定水泥 掺 量 为 3 0 ，则 单 位 体 积 水 泥 用 量 为 Mc =Vp3 0 3 1 =1 9 4 k g 。 G 、 计算单位体积掺合料的用量 由于粉体材料中只有水泥和粉煤灰， 此处 不含细骨料 中的粉体 ， 故粉煤灰 的掺人量为 ( 1 - 3 0 ) = 7 0 ， 单位体积掺合料的用量为 M f a = V p 7 0 2 2 = 3 21 k g 。 H 、 确定外加剂掺量 外 加剂掺入量由试验确定 ，最终确定外加 剂掺人量为胶凝材料用量的 1 2 7 ， 单位体积外 加剂用量为 M = ( Mc + M f a ) 1 2 7 = 6 5 5 k g 。 I 、 计算单位体积用水量 单位体积理论用水量为 V w = 1 9 8 L 。 试 配的结果 和检测 的有关数据如表 1 白密实混凝土试 配过程 中， 曾对水胶 比 、 砂率、 石子体积进行微调， 调整后各配合比及 结果表 2所示 ： 根据各 组试验 结果 ，“ H S K j c O 1 号 ” 配合 比为最优配合比，对该组配合比进行性能检 测 ， 结果如表 3所示 。 4施工过程 自密实混凝土配合比的 调整 黄沙坑水库大 坝 自密实混凝 土在施 工现 场经历了三次配合 比的调整，基础配合 比 ( H s K j c 0 1 ) 只浇筑 6 3 0 0 m 时后， 因砂石加工场 表 1 自密 实混凝土基础配合比结 果 砂率 石子体 单方配合l： ( k g m 3 ) 编号 水胶比 ( ) 积( L 1 水泥 粉煤灰 砂 石 水 外加剂 HSK c 01 0 9 5 4 5 2 4 0 l 9 4 3 2 1 8 8 6 6 4 1 1 9 4 6 5 5 工作性 能保持记 录 保持时间( 分钟) 工作性能 0 3 0 6 0 扩展度 mm) 6 1 O 6 4 0 6 4 0 v形漏 斗通过 时间( s ) 2 3 6 2 4 O 3 2 4 - 2 9 2 8 d立方体抗压强度 ( MP a ) 3 1 2 结论 该高自 密实性能混凝土配合比能满足设计要求 表 2 自密实混凝土基础配合比调整结果 砂率 石子体 单方配合比( k 咖 ， 编号 水胶比 ( ) 积( L 1 水泥 粉煤灰 砂 石 水 外加剂 H S K j c 0 2 0 9 5 4 5 2 5 0 1 9 1 3 1 7 8 7 4 6 6 8 1 9 0 6 4 6 工作性能保持记录 保持时间( 分钟) 工作性能 O 3 0 6 0 扩展度 ( mm) 6 5 O 6 6 0 6 7 O V形漏斗通过时间( s ) 2 0 0 8 2 8 I 3 2 6 2 5 4 2 8 d 立方体抗压强度( M P a ) 2 8 5 结论 混凝土和易性较差 ， 6 0 mi n V形漏斗通过时间偏长 HS K j c 0 3 O 9 5 4 6 2 4 0 1 9 1 3 1 6 9 0 5 6 4 1 1 9 0 6 4 3 工作性能保持记录 保持时间( 分钟) 工作性能 O 3 0 6 0 扩展度 ( mm) 6 2 0 6 5 0 6 5 0 V形漏斗通过时间( s ) 1 8 4 2 2 4 8 3 5 3 2 1 2 8 d立方体抗压强度( MP a ) 2 7 5 结论 混凝土和易性较差， 6 0 m in V形漏斗通过时间偏长 H S K j c 0 4 1 0 0 4 5 2 4 0 1 8 9 3 1 3 8 8 6 6 4 1 1 9 8 6 -3 8 工作性能保持记录 保持时问 ( 分钟 ) 工作性能 0 3 0 6 0 扩展度( m m) 6 3 0 6 5 0 6 4 0 V形漏斗通过时 间( s ) 2 0 5 2 2 3 1 5 2 3 4 4 2 8 d立方体抗压强度 ( MP a ) 2 4 8 Mp a 结论 混凝土和易性较好， 2 8 d 强度富余值偏低 表 3 自密 实性能混凝土工作性能以及抗压强度检测结果 工作性能检测 抗压强度( MP a ) 指标 出机 6 0 mi n l d龄期 3 d龄期 7 d龄期 2 8 d龄期 扩展度 ( mm) 6 1 O 6 4 0 坍落度 ( mm) 2 6 0 2 6 5 1 1 6 1 9 3 3 1 2 v漏斗( s ) 2 3 6 2 4 3 表 4 自密实混凝土配合比三次调整的结果 砂率 石子体 单方配合( k g m 3 ) 编号 水胶比 ( ) 积( L 1 水泥 粉煤灰 砂 石 水 外加剂 HSKx c O1 0 7 2 42 4 2 31 21 5 4 1 7 8 4 7 61 2 l 8 6 8 21 HS Kx c O 2 O 9 8 4 5 1 2 3 56 1 8 6 3 1 O 8 9 3 6 2 2 1 9 7 7 2 8 HS Kx c 0 3 0 9 4 4 4 1 2 4 62 l 7 9 3 22 8 61 6 5 0 l 9 2 9 7 中砂系统设备更新，砂的细度模数从原来 3 2 8 变为 2 9 ，配合比发生了第一次调整； 第二次配合比调整，粗细骨料加工前的原 材料质地 发生了变化 ，由原来 的变 质酸性 火山岩( 大坝基础开挖料) 改为花岗岩( 隧 洞洞碴 料 ) ， 加工后 小石子 ( S m m 2 0 mm) 连 续级配问发生变化， 砂的细度模数从原 2 9 变为 3 -3 ； 第三次配合比调整也是因原材料 质地的变化从第二次的花岗岩( 隧洞洞碴) 改为 砂岩 ( 大 坝块石料 场 ) 石 子级 配微变 ， 而砂的细度模数从 3 3 变为3 2 ， 粉煤灰为 原来的 级原状灰 改为 级磨 细灰 。三次 配合 比的调整最终 结果表 4所示 。 表 4中的各 配合 比 V型漏斗通过 时间 和扩展度及后期 2 8 d 试块强度检测均满足 要求。从表4三次配合比调整情况可以看 出： 砂的细度模数越大， 砂率越大 ； 石子连 续级配发生变化， 石子体积要相应调整； 水 胶比变化与现场粗细骨料的含水率有很大 关系，现场配制过程中粗细骨料为面干饱 和状态， 含水率大水的用量要相应减少； 值 得注意的是粉煤灰，第三次配合比的调整 外加剂有较大变 化，是 因为同为 级粉煤 灰前面用的是原状灰而第三次调整配合比 时用的是磨细灰 ， 原状灰与磨细灰相比： 颗 粒表面差异较大 ， 原状灰表 面光滑 ， 而磨细 灰表面更粗糙， 呈蜂窝状， 使得磨细灰对外 加剂吸附作用相对明显，从而增加外加剂 用量。 自密实混凝土配合 比因原 材料的变化 而调整。要求现场的原材料相对稳定 ， 水 泥、 粉煤灰、 外加剂比较容易做到， 关健粗 细骨料因石料质地 的不均匀性 ，生产 出来 的粗细骨料级配、 细度模数会产生变化， 这 意味自密实混凝土配合比也是一个动态控 制 的过程 。为了确保 自密实混凝土的质量 ， 配合比要事前控制， 控制的原则是 ： 水泥、 粉煤 灰 、外 加剂要求为同一产家 同一 生产 线 ， 粗细骨料要求为同一料场原料同一机 械生产线 ； 混凝土拌合之前， 必须对粗细骨 料进行检测 ， 根据检测结果对配合比进行 调整， 调整后的配合比进行试拌， 满足 V型 漏斗通过 时间和扩 展度 ，方可进行混凝 土 入仓浇筑。 黄沙坑水库大坝目前大坝自密实混凝 土浇筑量已完成 4 O 6 万 IT I ， 经混凝土坝体 钻孔取芯强度检测和压水试验 ， 强度、 渗透 率满足要求 ，自密实 昆 凝土强度均在 2 4 M P以上， 渗透率在 0 1 6 3 L u 0 3 2 7 L u 之间。 从检验结果来看，各配合比均能满足自密 实混凝土的设计要求 ，这说 明 自密实混凝 土配合比虽然是动态 ， 调整 比较麻烦 ， 但可 以掌控 。 5结语 自 密实混凝土的配合比，关系到 自密 实混凝 土堆石 的质量 与推广应用 。通过 对 福建 明溪黄沙坑水库 大坝 自密实混凝土对 配合比的计算、 施工过程调整控制， 配合比 相对应 的 自密实混凝 土强 度 ，自密实混凝 土堆石体的检测， 质量全部达到设计要求。 充分表明自密实混凝土配合比是可以控制 和掌握， 有效解决的自 密实混凝土配合比， 为自密实混凝土这一新技术新工艺在水利 工程的推广奠定了坚实基础。陕西水利 ( 责 任 编 辑： 唐 红 云 ) ( = ) o。 J 、 、 r ) O