内蒙大坝口水库改扩建工程混凝土、砌石体试验研究.pdf
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1、 4 7 J J 水 电 工 程 设 计D WR HE 2 0 1 3年 第 3 2卷 第 3期 内蒙大坝口水库改扩建工程混凝土、 砌石体试验研究 李 昆 翟 中文 摘 要 针对高寒地 区高抗冻等级 F 3 0 0的设计要求,对 大坝 口工程的两个料场的天然骨料分别进行 了混凝土配合比 试验 ;同时用细石混凝 土作胶凝材料进行 了砌石体的研究试验 ,通过试验 ,得 出与现场施 工方法一致的砌石体 的抗 压强度 、变形 ( 弹性) 模量,对控制施工质量具有指导作用 。 关键词 混凝土 配合比设计 砌石体 强度 变形模 量 弹性模量 泊松 比 中图 分 类 号T V 4 3 1 文 献标 识 码
2、A 文章 编 号 1 0 0 7 6 9 8 0I 2 0 1 3) 0 3 0 0 0 4 0 4 内蒙古 自治区乌拉特后旗大坝 口水库改扩建 工 程位 于乌 拉特 后旗 巴音宝 力 格镇 西 5 k m处 ,是 内蒙古西北地 区狼山水 系防洪工程治理规划中的 一 项 重点 工程 。 原有 大 坝 口水库 建 成 于 2 0 0 0年 ,挡水 工 程 由 浆砌石拱坝及两侧坝肩重力墩组成 ,原坝高 2 5 2 8 m,兴 利 库 容 4 6 6万 r n 。水库 经 扩 容 后 ,库 容增 为 1 1 7 2 0万 m ,本工程为三等工程 ,工程规模为 中型水库 , 大坝( 包括挡水 、 泄水
3、和引水建筑物) 按 3 级建筑物设计 ,次要建筑物按 4级建筑物设计。 1 混 凝 土 试验 1 1 试验 用原 材料 水泥 :采用 内蒙古 自治 区巴彦淖尔市 团羊水 泥 有 限公 司 生产 的 “ 团羊 ” 牌 普通 硅 酸盐 4 2 5水 泥和复合硅酸盐 3 2 -5水泥( 以下分别简称为 P 0 4 2 5 、 P C3 2 5) 。 外加剂 :减水剂为天津雍 阳减水剂厂生产 的 U N F 一 5高 效 减水 剂 :引气 剂 为 北京 翰 苑 技术 开 发 公 司生产 的石 头牌 MP A E引气剂 。 骨 料 :混凝 土 骨 料 采 用 大 坝 口沟南 侧 料 场 和 大坝 口沟库
4、内料场的天然砂砾料 。 1 2 混凝 土配合 比设计 与试 验 1 _ 2 _ 1 混凝 土 的设 计要 求与 配制强 度 混凝土的设计技术要求列于表 l 。混凝土强度保证 率 P为 9 0 、9 5 ( 概 率度 系 数 t 为 1 2 8 、1 6 4 5 ) , 混 凝 土 的 配制 强 度 按 公式 。 = + 计算 。各 部 位混凝 土 的配制强 度列 于表 1 。 表 1混 凝 土 设计 要 求 及 配 制 强 度 1 _ 2 2 t 昆凝土 配合 比设计 混凝土配合 比试验二级配混凝土采用小石: 中 石= 5 0 : 5 0的比例 ,三级配混凝土采用小石: 中石: 大 石 = 3
5、 0 : 3 0 : 4 0的比例 。减水剂与引气剂复合掺用 , 其 中 U N F 一 5为 0 7 5 、MP A E的掺量按湿筛后混 凝 土 含气量 4 6 控制 。 一级 配混凝 土 和二 、三 级配混凝土拌和物坍落度分别控制在 6 0 8 0 mm和 5 0 7 0 mm范围内。混凝土配合比见表 2 。 1 _ 2 3 混 凝土 特性试 验结 果及 分析 混 凝 土 特 性 试 验 主 要 包 括 混 凝 土抗 压 强 度 、 轴拉强度 、弹性模量 、 极限拉伸及耐久性( 抗渗、 抗 冻性) 试验等。试验结果列于表2 。由表2可以看出: ( 1 )两 种水泥 混凝 土 2 8 d抗渗
6、 等级均 大于 W6 ,满足设 计要 求 的 W4和 W6的抗 渗等级 。 ( 2 )水灰 比为 0 6 0 0 7 0的 2种水 泥分别用 2 个料 场 的骨料拌 制混凝 土 ,均满 足细石 混凝 土 C 1 5 的配 制强 度要求 ( 3 )编号为 N 6 、N 8 、K 8 、K1 0及 K1 2的二级 配 混 凝 土 , 均 满 足 防 渗 面 板 及 结 构 混 凝 土 C 2 5 W6 F 3 0 0的设计要求。由图 1中 5组混凝土抗 注 : ( 1 )混凝 土配合 比中减 水剂 UNF 一5掺量为 0 7 5 、引气剂 MP AE的掺量在 O 2 2 o ,0 0 3 0 0
7、, - 间( 按湿 筛后混凝土含气量 4 6 控制) ; ( 2 )两种水泥混 凝土 2 8 d抗渗等级均大于 W 6 。 需 茛 冻 融循 环 次 数 图 1混凝 土( F 3 0 0) 相对动弹性模量变化 曲线 冻试件 的相对动弹性模量变化 曲线 可以看 出 :混 凝土试件经 3 0 0次冻融循环后 ,N 6 、K 8和 K1 0的 相 对 动 弹 性 模 量 在 7 9 9 8 9 1 之 间 , 而 N 8 、 K1 2的相 对 动 弹 性模 量 只 有 6 5 左 右 ;因此 ,抗 冻等级为 F 3 0 0的混凝土宜选用 N 6 、K8和 KI O编 号的混凝土配合 比。 ( 4 )
8、 编 号 为 N 7 、K 7 、 K 9 、N 1 6 、N1 8 、K1 6 和 K 1 8三 级 配 混 凝 土 ,均 满 足 垫 层 混 凝 土 C 1 5 W4 F 1 0 0的设 计 要 求 但 N1 8和 K 1 8混凝 土 试 件经过 1 0 0次冻融试验后 ,试件 中各有一块相对 动弹性模量低于 6 0 。说 明用 P 0 4 2 5水泥配制抗 冻等级 F I O 0的 昆凝土其水灰 比宜为 0 6 O 。 ( 5 )在水泥 品种 和水灰 比相 同 ,混凝土含气 量 大体一致 的情况下 ,库 内料场骨料混凝土 的抗 压强度及抗冻性均优于南侧料场骨料混凝土。 1 3 建 议 的
9、混凝 土配 合 比 ( 1 )砌 石 用 细 石 混 凝 土 ( c 1 5 、 一 级 配 ) 建 议 选 择 N 5 、Kl 、N 4或 K O 。 ( 2 )建议防渗面板混凝 土( C 2 5 W6 F 3 0 0 、二级 配 ) 选 择 N 8 、K 1 0或 K 1 2 。 6 水 利 水 电 工 程 设 计D WR H E 2 0 1 3年 第 3 2卷 第 3期 ( 3 )建议 混凝土垫层 ( C1 5 W4 F 1 0 0 、三 级配 ) 选 择 N 7 、K 7 、K 9 、N1 6或 K1 6 。 ( 4 ) 建 议 选 N 8和 K1 0 作 为 结 构 混 凝 土 (
10、C 2 5 W6 F 3 0 0 、二级配 ) 配 合 比。 2 砌石体试验 2 - 1 试 验用 原材料 2 1 1 砌石体 试验用 胶凝 材料 砌 石 体 主要 采 用 水 泥 砂 浆 或 一 、二级 配 混凝 土作胶凝材料 。对于本工程 ,按 照设计要求砌石 体试验选用 C l 5 ( 一级配) 混凝土作胶凝材料。上述 表 2列 出了 C 1 5 ( 一 级 配 ) 混凝 土 配 合 比试 验结 果 。 由表 2试验数据可知 :编号为 N 5 、K1 、N 4和 K 0 的混凝 土配合 比 2 8 d抗 压 强度 均 满 足 C 1 5的配 制 强度要求 。因此可作为砌石体试验用胶凝材料
11、。 2 1 _ 2 砌 石体试 验用 骨料 砌 石 体 试 验 用 骨 料要 求 石 料 新 鲜 、完 整 、质 地 坚硬 表 面 无 剥落 层 和裂 纹 ,块 石外 形 大 致 呈 方 形 上 下 两 面基 本 平 行 且 大 致 平 整 ,无 尖 角 、 薄边 本_T程砌石体试验用骨料采用明路沟块石 料场 的块 石 ,其 各项性 能均 符合 相关规 范要 求 。 2 _ 2 试 验依 据 本 工 程砌 石 体 试 验 按 照 S L 2 5 - 2 0 0 6 砌石 坝 设计规范中的相关要求进行。 2 3 砌 石体 试件成 型 砌石 体试 验 按砌石 体设 计 密度 p a = 2 2 0
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