新拉西瓦引水发电混凝土配合比优化设计试验报告xin

- 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791 C25F300W8 二 1214 95 15 28 1.00进水塔、高压管道、厂房、梁、柱2 C25F100W6 三 57 95 15 28 0.85厂房下部结构混凝土(一期混凝土)3 C30F300W8 二 1214 95 15 28 0.85门槽及门槽轨道二期混凝土、岩锚梁794 C20F100W6 二 1214 95 15 28 0.85尾水管、尾闸室、尾调室、尾水洞5 C20F200W6 三 57 95 15 28 0.85 回填混凝土备注:1.粉煤灰掺量为 15，使用平凉、级粉煤灰；- 2 -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 200-2003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- 3 -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 凝结时间( 时:分)国家标准 密度(g/m3)细度(m2/kg)标准稠度(%) 安定性 初凝 终凝大通水泥检测值 3.2 280 22.1 合格 4：43 5：47永登水泥检测值 / 290 22.8 合格 2：18 3：26拉西瓦水泥标准 250300 GB200-2003 250 合格 1:00 12:00表 3-2 中热 42.5 级水泥力学性能试验结果 抗压强度 (MPa) 抗折强度 (MPa)国家标准3d 7d 28d 3d 7d 28d大通水泥检测值 15.2 22.8 43.2 3.5 4.5 8.1永登水泥检测值 12.7 23.4 48.3 3.0 4.8 8.2拉西瓦水泥标准 8.0GB200-2003 12.0 22.0 42.5 3.0 4.5 6.5表 3-3 水泥化学成分及水泥矿 物 成 份 分析结果化 学 成 份 (%) 矿 物 成 份 (%)水 泥品 种 Loss SiO2 Fe2O3 CaO MgO SO3 碱 含 量 Al2O3 C2S C3S C3A C4AF备 注大 通 水 泥 0.49 20.55 6.13 61.89 4.42 2.20 0.49 4.32 20.25 51.64 1.05 18.64 检 测 值永 登 水 泥 0.30 20.74 5.22 61.60 4.68 2.16 0.39 4.70 23.61 47.88 3.60 15.87 检 测 值拉 西 瓦水 泥 指 标 3.5 5.0 0.6 16.0GB200-2003 3.0 5.0 3.5 0.6 55.0 6.0 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- 4 -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混凝土的含气量。粉煤灰品种试验结果见表 3-4。- 5 -表 3-4 粉煤灰品质试验结果 粉煤灰等级及指标(DL/T 5055-1996) 检 测 结 果质量标准级 级拉西瓦粉煤灰指标 平凉级粉煤灰 平凉级粉煤灰细度(45m 方孔筛余%) 12 20 9.0 24.2需水量比（%） 95 105 84.4 87.8烧失量（%） 5 8 3 0.05 0.06SO3（%） 3 3 2 1.18 1.22CaO（%） 5 6.06 6.513.2.2 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化学成份（%）粉煤灰品种体积安定性（分别掺入15、25、30的粉煤灰） SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 碱含量平 凉 级 粉 煤 灰 合 格 49.20 24.85 7.63 6.06 3.86 1.18 2.14平 凉 级 粉 煤 灰 合 格 51.49 23.47 8.62 6.51 3.96 1.22 2.22拉 西 瓦 粉 煤 灰 指 标 合 格 5.0 3.2.3 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- 6 -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第一批粉煤灰 第二批粉煤灰检测项目 碱含量检测（）有效碱检测（）碱含量检测（）有效碱检测（）K2O 1.300 0.37 1.029 0.31Na2O 1.380 0.17 1.099 0.14总碱含量 2.24 0.41 1.78 0.34有效碱含量 18.3 19.13.3 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。- 7 -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 2.69 1606 1950 2630 2650 1.01 0.17 0.035 1.1浅于标准色DL/T5144-2001 2.2-3.0 2500 2 1 3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（%）5.0 19 3.8 3.82.5 65 13.0 16.81.25 59 11.8 28.60.63 140 28.0 56.60.315 134 26.8 83.40.16 46 9.2 92.60.16 37 7.4 100.0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- 8 -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 果表 3-10 粗骨料颗 粒 级 配 检 验 结 果分计筛余百分率（）粒径（mm） 11 月 18 日 12 月 10 日备注5 8.7 2.259.5 56.3 28.89.516 25.8 52.81620 7.9 13.6小石20 1.2 1.09.520 mm含量为66.420 0.3 9.12031.5 33.6 64.031.540 55.8 24.9中石40 10.3 0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520 2710 1530 1840 2690 0.64 1.0 2.2 11.0 0.8 3.0 0.0322040 2710 1570 1830 2690 0.41 0 9.1 5.0 0.3 0.093浅于标准色DL/T5144-2001 2550 2.5 5 10 15 1.0 16 0.5 浅于标准 色- 9 -规进行检测，检测结果为：骨料中石（2040mm）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10掺减水剂 JM-混凝土拌合物性能试验结果表表 3-12 减水剂 坍 落 度 (mm) 抗压强度(MPa)/抗压强度比(%) 凝结时间(min)试验编号混凝土类别水灰比(W/C) 品种 掺量用水量(kg/m3)水泥用量(kg/m3)砂率（ %）容重(kg/m3) 设计 实测 30分钟后损失率减水率(%)含气量(%)砼温()室温() 3d 7d 28d 初 凝 终 凝LJ3-0 基准 0.59 - - 182 310 38 2400 8010 87 31 66 - 1.4 18 18 9.4/100 16.5/10027.9/1007:10 10:00LJ3-1 受检 0.48 JM- 0.5% 148 310 40 2400 8010 90 51 39 18.7 2.2 17 18 14.7/15624.6/14938.8/13910:09 15:51LJ3-2 受检 0.45 JM- 0.7% 140 310 40 2400 8010 79 57 28 23.1 2.6 18 18 13.4/14330.6/18542.9/15413:00 17:00114 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C25F300W8 95 1.645 4.5 28 32.4进水塔、高压管道、厂房、梁、柱C25F100W6 95 1.645 4.5 28 32.4厂房下部结构混凝土(一期混凝土)C30F100W6 95 1.645 4.5 28 37.4门槽及门槽轨道二期混凝土、岩锚梁C20F100W6 95 1.645 4.0 28 26.6尾水管、尾闸室、尾调室、尾水洞C20F200W6 95 1.645 4.0 28 26.6 回填混凝土4.2 水胶比与抗压强度关系试验12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（）砂率（）坍落度（cm）入仓方式 备 注1 28 0.45 15 34 7 9 常态2CF-1 C25F300W8 28 0.45 15 38 12 14 泵送3 CF-2 C25F100W6 28 0.45 15 29 5 7 常态4 28 0.40 15 34 7 9 常态5CF-3 C30F100W6 28 0.40 15 38 12 14 泵送6 28 0.50 15 35 7 9 常态7CF-4 C20F100W6 28 0.50 15 39 14 12 泵送8 CF-5 C20F200W6 28 0.48 15 31 5 7 常态平凉、级粉煤灰134.3.3 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 DH9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） 、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，14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 7 9 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 5-1 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-1-1 C25F300W8 28 0.40 35 0.6 0.007 7 9 110 2420 平凉级CF-1-2 C25F300W8 28 0.40 35 0.6 0.007 7 9 110 2420 平凉级CFBS-1-3 C25F300W8 28 0.38 38 0.5 0.007 12 14 120 2420 平凉级CFBS-1-4 C25F300W8 28 0.38 38 0.5 0.007 12 14 120 2420 平凉级CF-2-1 C25F100W6 28 0.45 30 0.6 0.005 5 7 92 2440 平凉级CF-2-2 C25F100W6 28 0.45 30 0.6 0.005 5 7 92 2440 平凉级CF-3-1 C30F100W6 28 0.40 34 0.6 0.005 7 9 110 2420 平凉级CF-3-2 C30F100W6 28 0.40 34 0.6 0.005 7 9 110 2420 平凉级CFBS-3-3 C30F100W6 28 0.35 37 0.5 0.004 12 14 120 2420 平凉级CFBS-3-4 C30F100W6 28 0.35 37 0.5 0.004 12 14 120 2420 平凉级CF-4-1 C20F100W6 28 0.50 34 0.6 0.005 7 9 114 2420 平凉级CF-4-2 C20F100W6 28 0.50 34 0.6 0.005 7 9 114 2420 平凉级CFBS-4-3 C20F100W6 28 0.48 39 0.5 0.004 12 14 122 2420 平凉级CFBS-4-4 C20F100W6 28 0.48 39 0.5 0.004 12 14 122 2420 平凉级CF-5-1 C20F200W6 28 0.48 31 0.6 0.005 5 7 93 2440 平凉级CF-5-2 C20F200W6 28 0.48 31 0.6 0.005 5 7 93 2440 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。152.粉煤灰掺量均为 15。16表 6-1 引水发电系统混凝土拌合物和易性试验结果和易性坍落度-时间变化关系 凝结时间(h:min)试验编号 级配 水胶比砂率(%)坍落度（cm）砼温（）出机 15min 30min棍度含砂析水粘聚性 初凝 终凝含气量（）CF-1-1 0.40 35 79 17 14.0 10.5 8.0 上 中 无 好 5.3CF-1-2 0.40 35 79 15 15.2 10.0 7.2 上 中 少 好 5.1CFBS-1-3 0.38 38 1214 17 16.8 14.3 12.2 上 中 无 好 23：4227：06 5.5CFBS-1-4 0.38 38 1214 14 17.2 13.5 10.6 上 中 无 好 5.3CF-2-1 0.45 30 57 16 13.0 6.4 3.3 上 中 无 好 4.0CF-2-2 0.45 30 57 15 12.9 7.0 4.1 上 中 无 好 4.4CF-3-1 0.40 34 79 17 12.2 9.0 7.2 上 中 无 好 19:08 23:40 4.7CF-3-2 0.40 34 79 15 12.5 8.7 7.2 上 中 无 好 19:20 24:20 4.4CFBS-3-3 0.35 37 1214 17 17.9 14.2 11.0 上 中 无 好 5.5CFBS-3-4 0.35 37 1214 15 17.6 13.6 11.5 上 中 无 好 24:15 27:35 5.2CF-4-1 0.50 34 79 16 12.5 7.5 4.9 上 多 少 好 4.5CF-4-2 0.50 34 79 15 14.2 8.2 4.6 上 中 少 好 4.3CFBS-4-3 0.48 39 1214 18 17.8 14.2 11.5 上 中 少 好 4.8CFBS-4-4 0.48 39 1214 14 18.0 14.3 11.7 上 中 少 好 22：0526：55 5.1CF-5-1 0.48 31 57 15 12.4 6.1 4.3 上 中 少 好 4.6CF-5-2 0.48 31 57 16 12.2 5.4 3.2 上 中 少 好 5.1176.2 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。18表 7-1 混凝土(砂浆)抗压强度及劈拉强度试验结果力学性能抗压强度(MPa) 劈拉强度(MPa)试验编号 混凝土设计 等级 级配 水胶比 用水量（kg/m 3） 粉煤灰 等级3d 7d 28d 7d 28dCF-1-1 C25F300W8 0.40 110 14.9 24.7 39.3 1.99 3.31CF-1-2 C25F300W8 0.40 110 14.5 24.2 38.5 1.89 3.27CFBS-1-3 C25F300W8 0.38 120 15.1 25.8 39.8 2.11 3.33CFBS-1-4 C25F300W8 0.38 120 15.0 24.7 38.7 2.12 3.21CF-2-1 C25F100W6 0.45 92 13.2 22.1 34.7 1.84 3.00CF-2-2 C25F100W6 0.45 92 13.8 23.8 33.8 1.75 2.98CF-3-1 C30F100W8 0.40 110 14.9 24.7 39.3 1.99 3.31CF-3-2 C30F100W8 0.40 110 14.5 24.2 38.5 1.89 3.27CFBS-3-3 C30F100W8 0.35 120 18.3 31.2 42.2 2.43 3.45CFBS-3-4 C30F100W8 0.35 120 18.0 29.6 40.9 2.23 3.37CF-4-1 C20F100W6 0.50 114 9.6 15.6 27.3 1.35 2.71CF-4-2 C20F100W6 0.50 114 10.1 15.7 27.4 1.49 2.62CFBS-4-3 C20F100W6 0.48 122 10.6 16.6 28.5 1.49 2.62CFBS-4-4 C20F100W6 0.48 122 9.8 16.8 29.2 1.39 2.85CF-5-1 C20F200W6 0.48 93 12.5 21.6 32.2 1.71 2.91CF-5-2 C20F200W6 0.48 93 11.4 21.1 31.5 1.68 2.88CFSJ-1 M30 - 0.40 215 11.9 24.1 46.5 - -CFSJ-2 M30 - 0.40 200 13.4 25.2 39.2 - -CFSJ-3 M20 - 0.48 210 7.8 20.7 31.6 - -CFSJ-4 M20 - 0.48 230 8.2 22.3 33.8 - -7.混凝土耐久性能试验混凝土的耐久性指标是保证混凝土建筑物安全长期运行的重要指标。按照试验任务书和合同书要求，混凝土耐久性指标主要试验混凝土的抗冻性、抗渗性两项耐久性指标。7.抗冻融试验混凝土抗冻试验采用快速冻融法进行，以相对动弹模量降低值60和试件质量损失率5评定抗冻标号，从试验结果看，混凝土19抗冻指标满足设计要求。表 7-2 混凝土抗冻融试验结果粉煤灰 相对动弹模量（）/重量损失（）试验编号水胶比 等级 掺量 50 100 150 200 250 300CF-3-1 0.40 15% 98.4/0.0 97.0/0.1 95.6/0.8 92.3/1.2 90.2/1.4 86.7/2.2CF-3-2 0.40 15% 96.2/0.0 95.8/0.2 92.5/1.1 90.2/1.5 85.7/1.8 83.0/2.5CFBS-3-4 0.38 15% 98.8/0.0 97.2/0.5 94.3/0.8 91.7/1.3 89.8/1.5 86.3/2.17.抗渗性能试验混凝土抗渗试验按照水工混凝土试验规程DL/T51502001，试验采用逐级加压法进行。逐级加压法的评定指标为：每组 6 个试件经逐级加压至设计要求的抗渗等级水压力时，其中有 4 个试件仍未出现渗水，表明该混凝土达到设计的抗渗等级。混凝土抗渗性能试验结果表明：混凝土的抗渗等级均达到设计要求。7.混凝土变形性能试验7.混凝土极限拉伸试验混凝土极限拉伸值是混凝土体积变形的重要特性之一，混凝土的极限拉伸值越大，混凝土的变形性能越强。极限拉伸值的大小直接显示了混凝土抗裂能力、变形性能，对提高混凝土的抗裂性能来说非常有益。从试验结果看，混凝土极限拉伸值能满足设计要求，28 天混凝土极限拉伸值在 0.8410-41.1810 -4之间。引水发电系统混凝土的极限拉伸试验结果见表 7-3。20表 7-3 引水发电系统混凝土的极限拉伸试验结果轴拉强度(MPa) 极限拉伸 E10-4试验编号混凝土标号水胶比粉煤灰掺量(%)粉煤灰等级 28d 28dCF-1-1 C25F300W8 0.40 15 平凉级 2.91 1.06CF-1-2 C25F300W8 0.40 15 平凉级 2.96 0.97CFBS-1-3 C25F300W8 0.38 15 平凉级 3.07 1.08CFBS-1-4 C25F300W8 0.38 15 平凉级 3.11 1.07CF-2-1 C25F100W6 0.45 15 平凉级 2.90 0.95CF-2-2 C25F100W6 0.45 15 平凉级 2.87 0.97CF-3-1 C30F100W6 0.40 15 平凉级 2.91 1.06CF-3-2 C30F100W6 0.40 15 平凉级 2.96 0.97CFBS-3-3 C30F100W6 0.35 15 平凉级 3.12 1.18CFBS-3-4 C30F100W6 0.35 15 平凉级 3.29 1.13CF-4-1 C20F100W6 0.50 15 平凉级 2.78 0.87CF-4-2 C20F100W6 0.50 15 平凉级 2.67 0.88CFBS-4-3 C20F100W6 0.48 15 平凉级 2.85 0.91CFBS-4-4 C20F100W6 0.48 15 平凉级 2.85 0.87CF-5-1 C20F200W6 0.48 15 平凉级 2.76 0.89CF-5-2 C20F200W6 0.48 15 平凉级 2.81 0.907.3.2 混凝土干缩试验根据要求对编号为 CF-2-1、CF-2-2 的 C25F100W6、级配的厂房下部结构混凝土进行 28 天龄期的干缩性能试验，总体看掺两种等级的粉煤灰混凝土干缩值比较接近，呈现收缩趋势，最大干缩值在 42010-4左右。试验结果见表 7-4 及混凝土干缩试验曲线图附图 1。表 7-4 混凝土干缩试验结果表干缩值（10 -4mm） 干缩值（10 -4mm）龄期（天）CF-2-1 CF-2-2龄期（天）CF-2-1 CF-2-20 0 0 28 -1.375 -1.3703 -0.210 -0.220 60 -2.420 -2.510217 -0.315 -0.310 90 -3.450 -3.51014 -0.335 -0.410 180 -4.220 -4.2607.3.3 混凝土自生体积变形试验根据要求对编号为 CF-2-1、CF-2-2 的 C25F100W6、级配的厂房下部结构混凝土进行不同龄期的自生体积变形性能试验，从试验数据看，由于水泥中氧化镁含量的增加，60 天龄期前混凝土变形呈现收缩，60天龄期后混凝土变形呈现膨胀，属于先收缩后膨胀型，150 天龄期膨胀变形接近 25 个微应变，并趋于稳定，掺两种等级的粉煤灰的变化趋势及自生体积变形值比较接近。试验结果见表 7-5 混凝土自生体积变形试验结果表及附图 2。引 水 发 电 系 统 混 凝 土 干 缩 曲 线 图 (附 图 1）-4.5-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200龄 期 （ 天 ）变形值*10-4（mm） CF-2-1CF-2-222表 7-5 混凝土自生体积变形试验结果表龄期变形值(10-6mm)龄期变形值(10-6mm)龄期变形值(10-6mm)龄期变形值(10-6mm)天 CF-2-1 CF-2-2 天 CF-2-1 CF-2-2 天 CF-2-1 CF-2-2 天 CF-2-1 CF-2-20 0 0 10 -10.947 -11.425 48 -1.920 -2.068 118 9.78 10.0992 -7.407 -7.607 11 -8.247 -8.425 56 -0.154 -0.254 125 10.69 11.0803 -7.863 -8.063 12 -8.248 -8.426 62 0.450 0.47 132 18.45 19.2504 -8.125 -8.225 13 -7.878 -8.244 69 0.560 0.563 139 21.02 21.5425 -8.263 -8.363 17 -5.535 -5.701 83 1.198 1.263 146 22.230 22.3596 -8.274 -8.425 20 -5.443 -5.609 90 2.560 2.563 153 23.680 25.0837 -8.43 -8.608 26 -4.442 -4.608 97 3.270 3.288 160 25.110 25.9008 -9.248 -9.426 34 -4.156 -4.322 104 4.880 4.392 167 25.870 26.0009 -10.248 -10.426 40 -3.078 -3.244 111 5.890 6.285混 凝 土 自 生 体 积 变 形 时 间 关 系 曲 线 图 （ 附 图 2）-15-10-50510152025300 20 40 60 80 100 120 140 160 180龄 期 （ 天 ）变形（10-6mm )CF-2-1CF-2-2237.4 混凝土绝热温升性能试验根据要求对编号为 CF-2-2 的 C25F100W6、级配的厂房下部结构混凝土进行混凝土绝热温升性能试验，从试验结果看：28 天混凝土绝热温升值为 24.65，混凝土绝热温升试验结果见表 76 及附图 3 混凝土绝热温升值时间关系曲线图。表 7-6 混凝土绝热温升试验结果表龄期绝热温升值()龄期绝热温升值()龄期绝热温升值()龄期绝热温升值()天 CF-2-2 天 CF-2-2 天 CF-2-2 天 CF-2-20 0 6 18.95 15 22.57 24 24.210.25 0.55 7 20.16 16 22.89 25 24.430.5 0.99 8 20.37 17 23.22 26 24.430.75 3.07 9 20.92 18 23.44 27 24.431 4.82 10 21.14 19 23.55 28 24.652 8.43 11 21.36 20 23.663 12.49 12 21.47 21 23.884 15.23 13 21.80 22 23.995 17.42 14 22.24 23 23.9924混 凝 土 绝 热 温 升 时 间 曲 线 图 （ 附 图 3）0510152025300 5 10 15 20 25 30龄 期 （ 天 ）绝热温升值（)8.引水发电系统推荐混凝土施工配合比 根据以上的试验结果，混凝土配合比的性能指标满足设计要求。引水发电系统混凝土及砂浆推荐施工配合比见表 8-1。9.结语从试验结果看：引水发电系统混凝土配合比的试验性能指标满足设计要求，但在现场实际生产中，还应根据粗骨料的级配、粒形及砂的颗粒级配及现场温度的变化进行调试。根据试验过程中对原材料的分析试验，特别是骨料应满足：.砂的细度模数在 2.62.8 范围内，泵送混凝土用砂0.315mm 的颗粒含量不应低于 15；.粗骨料的颗粒级配应满足要求，避免粒径搭配不均匀的现象。25表 8-1 引水发电系统推荐混凝土（砂浆）施工配合比材料用量(kg/m 3)粗骨料 (mm) 外加剂序号 试验编号 砼设计要求 级配 水胶 比砂率(%)JM-(%)DH9(%)坍落度(cm) 用水量水泥粉煤灰砂 520 2040 4080JM- DH9容重(kg/m3)小石:中石：大石1 CF-1-1 C25F300W8 0.40 35 0.6 0.007 7 9 110 234 41 708 657 657 1.65 0.019