JHC2混凝土配合比设计报告031.docx
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JHC2混凝土配合比设计报告031
景洪水电站C2标工程
混凝土施工配合比设计报告
（双掺料部分）
1、前言
景洪水电站位于澜沧江下游河段，是澜沧江中下游河段规划的两库八级开发方案的第六级，上、下游分别与糯扎渡水电站和橄榄坝水电站衔接。
景洪水电站位于云南省西双版纳傣族自景洪水电站枢纽建筑物包括拦河坝、引水发电建筑物、泄洪排沙建筑物及航运过坝建筑物等。
水库总库容11.39×108m3，电站装机容量1750MW。
枢纽工程等级为Ⅰ等，拦河坝、泄洪排沙、引水发电等主要建筑物为1级建筑物，通航建筑物为2级建筑物，消能防冲等次要建筑物为3级建筑物。
拦河坝为混凝土重力坝，最大坝高114m，坝顶长704.5m。
电站采用河床坝后式厂房，厂房坝段位于河床左侧主河槽部位，共五台机组，单机容量350MW。
厂房坝段两侧分别设左、右冲沙底孔。
在河床右侧滩地布置溢流坝段及升船机坝段。
主体工程（含大型临建设施）主要分为5个标，其中JH/C2标为左岸土建及金属结构安装工程，本标主体工程包括右冲沙底孔坝段以左的挡水建筑物、排沙建筑物及引水发电建筑物。
坝顶高程612.00m，坝顶长375.1m。
左岸14#坝段为右冲沙底孔的过渡挡水坝段，坝顶宽15.5m，最大坝高89m。
上游坝面为铅垂面，下游坝面为1:
0.8的斜坡。
坝段宽9m。
15#～19#坝段为厂房坝段，每个坝段宽34.3m，共5个坝段，总长171.5m。
坝顶宽15.5m，最大坝高114m，上游坝面为铅垂面。
电站进水口底高程为565.00m，进水口设拦污栅、检修门及事故门，检修门孔口尺寸为10m×16m，事故门孔口尺寸为9m×12.4m，引水管采用坝后背管的形式，进水口渐变段以后接钢管，钢管直径为11.2m，最大水头为装间。
主厂房机组间距为34.3m，主厂房跨度为31.5m，机组安装高程为531.2m，发电机层高程为549.00m。
上游副厂房为电气副厂房，下游副厂房为水机副厂房。
主厂房及安装间顶采用轻型网架结构。
在上游坝后575.00m平台及上游副厂房顶布置GIS楼及主变场，GIS楼顶为出线场。
下游尾水闸门孔口尺寸为7.6m×9.6m（宽×高），尾水闸门平台高程为575.00m，尾水平台上布置一台尾水门机。
厂房设进厂廊道及一道防洪闸门，尺寸为10m×7.1m（宽×高），两部上坝电梯。
索339根、锚桩3227根、喷砼1.29万m3；砼浇筑206.5万m3，其中常态砼115.6万m3，碾压砼90.9万m3、钢筋制安4.59万吨；帷幕灌浆15299m、固结灌浆73127m、回填灌浆2683m2、接触灌浆21902m2、接缝灌浆7250m2、排水孔54940m；压力钢管制作及安装4349吨、金属结构设备安装及预埋件埋设8108吨。
参照景洪电站监理部文件《对“上报〈混凝土施工配合比优化设计试验计划〉的报告”的批复》（中南景监施字C2[2005]44号）的批复意见，景洪施工局试验室对原试验计划进行了部分修改，并于2005年3月中旬开始安排进行混凝土配合比设计试验。
由于景洪电站混凝土原材料品种及其组合较多，试验项目涵盖面广，日程安排较长。
配合比试验按照《景洪JH/C2标工程混凝土施工配合比优化设计试验计划》安排进度，依据《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）、《水工混凝土试验规程》（DL/T5150-2001）、《水工碾压混凝土施工规范》（DL/T5112-2000）、《水工碾压混凝土试验规程》（SL48-94）进行常态混凝土、碾压混凝土试验。
2、混凝土设计指标
综合《景洪水电站左岸土建及金属结构安装工程投标文件（JH/C2）》有关条文,以及景洪水电站设计代表处设计通知单《关于C2标主要混凝土标号的通知》（第2005-009号，总第102号）文，对混凝土C2标工程主要设计指标进行归纳整理，并依据便于施工、有利控制的原则进行合理归并，C2标工程混凝土设计指标见表2-1。
表2-1JH/C2标工程混凝土主要性能指标
序号
设计
强度
等级
抗渗
等级
抗冻
等级
极限
拉伸值
×10-4
最大
水胶比
级配
设计龄期
（天）
强度
保证率
（P）
最大掺合料量（%）
使用部位
1
C9015
W6
F100
0.75
≤0.60
三
90
≥80%
30
坝体内部
2
C9015
W6
F100
0.75
≤0.60
四
90
≥80%
30
坝体内部
3
C9020
W8
F100
0.80
≤0.50
二
90
≥85%
30
基础垫层
4
C9020
W8
F100
0.80
≤0.50
三
90
≥85%
30
基础垫层
5
C2815
W6
F100
0.80
≤0.50
三
28
≥85%
30
基础垫层
6
C2820
W8
F100
0.80
≤0.50
二
28
≥95%
30
冲砂底孔导墙
7
C2820
W8
F100
0.80
≤0.50
三
28
≥95%
30
冲砂底孔导墙
8
C2825
W8
F100
0.85
≤0.40
二
28
≥95%
20
导流底孔周边
9
C2825
W8
F100
0.85
≤0.40
三
28
≥95%
20
导流底孔周边
10
C2830
W8
F100
0.90
≤0.40
一
28
≥95%
15
厂房坝段进水口
11
C2830
W8
F100
0.90
≤0.40
二
28
≥95%
15
厂房坝段进水口
12
C9035
W8
F100
0.90
≤0.40
二
90
≥95%
15
-
13
C9025
W10
F100
0.80
≤0.50
二
90
≥85%
-
钢管、孔口周边高流态砼
14
C9020
微膨胀
W8
F100
-
-
三
90
≥80%
-
微膨胀
15
C9015
碾压砼
W6
F50
0.75
≤0.50
三
90
≥90%
60
内部碾压砼
16
C9020
碾压砼
W8
F100
0.80
≤0.50
二
90
≥80%
50
碾压砼
17
C9020
变态砼
W8
F100
0.85
≤0.50
二
90
≥80%
50
碾压砼变态区
3、原材料检验
3.1水泥
配合比试验采用云南普洱水泥厂生产的天壁牌P.O42.5水泥，所检验的各项物理性能均满足《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-99）规范要求，检验结果见表3-1；水化热检验结果见表3-2，水化热放热速率曲线见图1。
表3-1水泥检验结果
品种
强度等级
密度（g/cm3）
细度
（%）
标准
稠度（%）
凝结时间
（h:
min）
安定性
抗压强度
（MPa）
抗折强度
（MPa）
初凝
终凝
3d
28d
3d
28d
GB175—99
标准
/
≤10.0
/
≥
45min
≤
10h
必须
合格
≥16.0
≥42.5
≥3.5
≥6.5
普洱P.O42.5
3.13
2.3
25.2
2:
37
3:
30
合格
27.2
52.7
5.3
8.9
表3-2水泥水化热检验结果表
水化期
1d
2d
3d
4d
5d
6d
7d
水化热（kJ/kg）
187.56
242.20
263.29
274.21
281.46
280.93
286.70
3.2掺合料
配合比试验所用掺合料为双掺料（锰铁矿渣：
石灰岩粉=50：
50质量比混掺）景洪水电站设计代表处设计通知单《关于混凝土双掺料有关技术要求的通知》（第2005-018号，总第111号）提出双掺料现阶段生产和检验有关技术要求的暂行控制标准:
水淬锰铁矿渣和石灰岩粉按5：
5的比例混掺，混掺后的细度（45μm方孔筛）筛余≤20%；需水量比≤105%；烧失量≤23%；含水量≤1%；SO3含量≤3%。
对双掺料的检测依据《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-1996）进行，所检验的各项物理性能均满足“暂行控制标准”要求，检验结果见表3-2。
表3-2 双掺料检验结果
品种
需水量比（%）
细度（%）
比表面积
（㎡/㎏）
烧失量（%）
含水率（%）
密度（g/cm3）
暂行规定
105
20
330～380
≤23
1
/
双掺料
97.2
18.9
411
/
0.08
2.82
3.3细骨料
配合比试验采用的细骨料分为两种：
常态混凝土采用心滩料场天然砂，碾压混凝土采用心滩料场天然砂与石灰岩粉混掺而成的碾压砂。
依据《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T5151—2001）对天然砂进行检验，所检验的各项物理性能均满足《景洪水电站左岸土建及金属结构安装工程投标文件技术条款》（合同编号JH/C2）对砂的质量技术要求，检验结果见表3-3。
天然砂级配曲线见图3-1。
表3-3天然砂检验结果
检测
项目
细度
模数
泥块
含量（%）
含泥
量
（%）
吸水率
（%）
表观
密度
（kg/m3）
堆积
密度
（kg/m3）
紧密
密度
（kg/m3）
云母
（%）
有机质
标准
要求
2.2～2.8
不
允许
≤3
/
≥2500
/
/
≤2
不
允许
检测
结果
2.88
无
0.3
1.1
2610
1550
/
0.1
/
依据《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T5151—2001）对天然砂进行检验，所检验的各项物理性能均满足《景洪水电站左岸土建及金属结构安装工程投标文件技术条款》（合同编号JH/C2）对砂的质量技术要求，检验结果见表3-4。
碾压砂级配曲线见图3-2。
表3-4碾压砂检验结果
检测
项目
细度
模数
泥块
含量（%）
石粉
含量
（%）
吸水率
（%）
表观
密度
（kg/m3）
堆积
密度
（kg/m3）
紧密
密度
（kg/m3）
云母
（%）
有机质
标准
要求
2.2～2.8
不
允许
6～12
/
≥2500
/
/
≤2
不
允许
检测
结果
2.62
无
7.1
1.4
2625
1550
/
/
/
3.4粗骨料
配合比试验采用的粗骨料分为两种：
心滩料场生产的天然粗骨料及由坝基开挖的闪长岩破碎而制成的人工粗骨料。
试验以天然粗骨料为主，人工粗骨料进行配合比复核试验。
依据《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T5151—2001）对天然骨料进行检验，所检验的各项物理性能均满足《景洪水电站左岸土建及金属结构安装工程投标文件技术条款》（合同编号JH/C2）对粗骨料的质量技术要求，检验结果见表3-5。
表3-5天然骨料品质检验结果
检测项目
骨料粒径
（mm）
含泥量
（%）
吸水率
（%）
表观密度（kg/m3）
针片状
（%）
压碎指标
（%）
有机质
标准要求
-
≤1
≤2.5
≥2550
≤15
≤16
浅于
标准色
检验结果
5～20
0.1
0.8
2660
2
4.7
浅于
标准色
20～40
0.2
0.6
2650
1
/
/
40～80
0.7
0.2
2660
0.1
/
/
依据《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T5151—2001）对天然骨料进行检验，所检验的各项物理性能均满足《景洪水电站左岸土建及金属结构安装工程投标文件技术条款》（合同编号JH/C2）对粗骨料的质量技术要求，检验结果见表3-6。
表3-6人工骨料品质检验结果
检测项目
骨料粒径
（mm）
含泥量
（%）
吸水率
（%）
表观密度（kg/m3）
针片状
（%）
压碎指标
（%）
有机质
标准要求
-
≤1
≤2.5
≥2550
≤15
≤16
浅于
标准色
检验结果
5～20
0.3
0.6
2820
/
8.4
浅于
标准色
20～40
0.3
0.3
2840
/
/
/
40～80
/
0.3
2840
/
/
/
3.5外加剂
根据景洪电站监理部文件《关于JH/C2标混凝土减水剂的通知》（中南景监施字C2[2005]67号）“景洪电站C2标工程常态混凝土减水剂首选四川冶建公司的JG-3缓凝高效减水剂，备选北京利力公司的FS-G-Ⅲ缓凝高效减水剂和江苏博特公司的JM-Ⅱ（B）缓凝高效减水剂；碾压混凝土减水剂首选江苏博特公司的JM-Ⅱ缓凝高效减水剂，备选北京利力公司的FS-G-Ⅲ缓凝高效减水剂和四川冶建公司的JG-3缓凝高效减水剂”。
引气剂选择水电三局科研所外加剂厂的SK-1型引气剂，与上述减水剂复合进行混凝土配合比试验。
依据《混凝土外加剂》（GB8076—1997）对减水剂进行检验，所检测的两种外加剂的各项性能指标均满足《混凝土外加剂》（GB8076—1997）缓凝高效减水剂一等品标准要求。
检测结果见表3-7。
表3-7减水剂检验结果
减水剂
名称
减水剂
掺量
（%）
减水率（%）
含气量（%）
泌水率比
（%）
凝结时间差（min）
抗压强度比（%）
初凝
终凝
3d
7d
28d
一等品
缓凝高效
≥12
＜4.5
≤100
＞+90
≥125
≥125
≥120
JG-3
0.6
18.0
1.8
86
+197
+338
147
140
135
JM-Ⅱ
0.4
16.2
2.2
84
+268
+286
151
132
129
依据《混凝土外加剂》（GB8076—1997）对引气剂进行检验，SK-1的各项性能指标均满足《混凝土外加剂》（GB8076—1997）引气剂合格品标准要求。
检测结果见表3-8。
表3-8引气剂检验结果
引气剂
名称
引气剂
掺量
（/万）
减水率（%）
含气量
（%）
泌水率比
（%）
凝结时间差（min）
抗压强度比（%）
初凝
终凝
3d
7d
28d
合格品
/
≥6
＞3.0
≤70
-90～+120
≥80
≥80
≥80
SK-1
0.6
7.2
6.2
45
-34
-19
86
80
86
4、骨料级配和最优砂率选择试验
4.1骨料级配试验
按照不同的比例组合进行天然和人工骨料级配试验，选择空隙率最小的级配作为最佳级配进行配合比试验。
天然骨料各级配骨料紧密密度和空隙率试验成果见表4-1。
试验结果表明，二级配粗骨料最佳级配为中石︰小石=50︰50；三级配粗骨料最佳级配为大石︰中石︰小石=40︰30︰30，采用上述最佳级配进行配合比试验。
为了减少碾压混凝土的骨料分离现象，参考国内其它工程的施工经验，碾压混凝土三级配采用的级配为大石︰中石︰小石=30︰40︰30，二级配仍为中石︰小石=50︰50。
表4-1天然骨料紧密密度及空隙率
级配
级配比例
紧密密度（kg/m3）
空隙率（%）
二
（中石:
小石）
60:
40
1880
29.3
50:
50√
1910
28.2
45:
55
1890
28.9
40:
60
1880
29.3
三
（大石:
中石:
小石）
40:
30:
30√
2010
24.4
30:
35:
35
1960
26.3
30:
40:
30
1980
25.6
人工骨料各级配骨料紧密密度和空隙率试验成果见表4-2。
试验结果表明，二级配粗骨料最佳级配为中石︰小石=50︰50；三级配粗骨料最佳级配为大石︰中石︰小石=40︰30︰30。
配合比试验分别采用上述最佳级配。
为了减少碾压混凝土的骨料分离现象，参考国内其它工程的施工经验，碾压混凝土三级配采用的级配为大石：
中石︰小石=30︰40︰30，二级配仍为中石︰小石=50︰50。
表4-2人工骨料紧密密度及空隙率
级配
级配比例
紧密密度（kg/m3）
空隙率（%）
二
（中石:
小石）
60:
40
1700
39.9
50:
50√
1700
39.9
45:
55
1710
39.6
40:
60
1700
39.9
三
（大石:
中石:
小石）
40:
30:
30√
1850
34.9
30:
35:
35
1820
35.9
30:
40:
30
1820
35.9
4.2最优砂率选择试验
在确定了骨料级配比例的基础上，进行天然骨料常态混凝土砂率优选试验，控制用水量与胶凝材料用量不变，测定混凝土拌和物和易性的各项指标，试验结果见表4-3。
表4-3天然骨料常态混凝土用水量及砂率试拌试验结果
用水量
（kg/m3）
胶凝
材料
（kg/m3）
砂率
（%）
坍落度
（cm）
和易性
棍度
含砂
粘聚性
析水
102
204
33
7.5
中
中
好
无
31
3.0
中
少
较差
少
35
2.2
中
多
较好
少
由试验结果可知，控制胶凝材料为204kg/m3，用水量为102kg/m3不变，当砂率为33%时，各项指标较好，因此，确定二级配最优砂率为33%。
掺引气剂后，砂率可适当减少。
三级配、四级配混凝土砂率参考昆明勘测设计研究院科学研究分院及水利水电科学研究院结构材料所提出的混凝土配合比设计成果确定。
碾压混凝土最佳砂率的确定方法与常态混凝土最佳砂率确定方法类同，在保持水胶比与胶凝材料用量不变的条件下，最小的VC值所对应的砂率即为最佳砂率。
参考昆明勘测设计研究院科学研究分院的混凝土配合比设计成果及我们进行碾压混凝土试拌的结果，天然骨料碾压混凝土二级配最佳砂率确定为37%。
三级配、四级配混凝土砂率参考昆明勘测设计研究院科学研究分院及水利水电科学研究院结构材料所提出的混凝土配合比设计成果确定。
在此次配合比设计试验中，我们参考昆明勘测设计研究院科学研究分院及水利水电科学研究院结构材料所已有混凝土配合比设计中间成果，结合水电三局中心实验室以往同类工程混凝土配合比的设计经验，确定人工骨料常态及碾压混凝土配合比的最佳砂率。
5、混凝土配合比试验
5.1混凝土配制强度
混凝土配制强度按R配≥R标/（1－t×Cv）计算，其中t为保证率系数、Cv为离差系数，离差系数取值见表5-1，配制强度计算见表5-2。
表5-1离差系数Cv值
混凝土强度标准值
≤C15
C20～C25
C30～C35
Cv
0.2
0.18～0.15
0.15～0.12
表5-2混凝土配制强度表
序号
强度
等级
强度保证率
（P）
保证率系数
（t）
配制强度
（MPa）
1
C9015（碾压）
80
0.84
18.0
2
C9020（碾压）
85
1.04
24.6
3
C9015（常态）
80
0.84
18.0
4
C9020（常态）
85
1.04
24.6
5
C9025（高流态）
85
1.04
30.8
6
C2825（常态）
95
1.64
33.2
7
C2830（常态）
95
1.64
37.4
5.2混凝土强度～胶水比～双掺料掺量关系试验
根据配制强度选择不同双掺料掺量、不同胶水比共计23种配合比进行混凝土强度～胶水比～双掺料掺量关系试验，混凝土级配选择二级配，试验结果见表5-3、5-4。
表5-3混凝土拌和物性能检验结果（常态）
水胶比
双掺料
掺量（%）
用水量
（kg/m3）
水泥
用量
（kg/m3）
双掺料
用量
（kg/m3）
砂率
（%）
JG-3
掺量
（%）
SK-1
掺量
（/万）
坍落度
（cm）
含气量
（%）
0.30
15
108
306
54
31
0.6
0.6
3.5
/
20
110
294
73
30
0.6
0.6
2.5
2.0
0.35
15
108
263
67
32
0.6
0.6
4.3
/
20
110
251
63
31
0.6
0.6
3.0
2.5
0.40
15
108
230
40
32
0.6
0.6
4.0
/
20
108
216
54
31
0.6
0.6
2.3
4.4
30
102
178
77
31
0.6
0.6
4.7
5.0
40
108
162
108
31
0.6
0.6
18.5
5.5
0.45
15
108
204
36
33
0.6
0.6
5.5
/
20
108
192
48
32
0.6
0.6
5.7
5.6
30
102
159
68
32
0.6
0.6
3.7
5.0
40
108
144
96
32
0.6
0.6
6.6
5.7
0.50
15
105
178
32
33
0.6
0.6
/
4.5
20
110
176
44
33
0.6
0.6
12.5
5.5
30
105
147
63
33
0.6
0.6
3.0
3.8
40
105
126
84
33
0.6
0.6
2.0
4.3
0.55
20
108
157
39
34
0.6
0.6
2.2
3.9
30
102
130
55
33
0.6
0.6
2.1
/
30
105
134
57
34
0.6
0.6
/
/
40
108
118
78
34
0.6
0.6
5.4
5.5
0.60
20
108
144
36
34
0.6
0.6
1.4
5.6
30
102
119
51
34
0.6
0.6
/
/
40
108
108
72
34
0.6
0.6
3.2
5.7
表5-4混凝土强度～胶水比～双掺料掺量试验结果（常态）
试验编号
水胶比
双掺料掺量（%）
抗压强度（MPa）
7d
28d
JH16
0.50
15
21.4
28.6
JH18
0.40
15
30.7
41.6
JH19
0.35
15
37.1
43.7
JH20
0.30
15
47.5
57.4
JH24
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