水工混凝土配合比试验工法.doc

水工混凝土配合比试验工法 中国水利水电第四工程局二七年四月二十五日水工混凝土配合比试验工法国家级工法编号：YJGF261-2006 田育功 高居生 胡宏峡 王焕 郑凯1 前 言目前，我国在建的大坝中，高坝大库的挡水建筑物主要以混凝土坝为主，水工混凝土质量的优劣直接关系到大坝的施工质量、安全运行和使用寿命。由于水工混凝土工作条件的复杂性、长期性、重要性等特点，其设计指标或配合比试验方法均与普通混凝土有很大区别。水工混凝土设计指标采用长龄期（90天或180天），抗渗、抗冻、抗裂和温控指标要求高，配合比设计采用大骨料级配、低胶材用量、高掺掺合料和外加剂，混凝土拌和物采用较小的坍落度（VC值）、良好的和易性、适宜的含气量、同时满足不同季节和不同气候条件施工要求的凝结时间。为了达到混凝土高质量、高性能和经济性的要求，混凝土配合比试验工作尤为重要。在水利水电开发建设中，中国水利水电第四工程局作为混凝土高坝建设的主力，从五十年代的刘家峡水电站工程建设开始，截至目前，承担的已建和在建混凝土大坝30多座，如：长江三峡水利枢纽，广西百色碾压混凝土主坝，黄河小浪底、拉西瓦、李家峡、龙羊峡、刘家峡、盐锅峡、万家寨、八盘峡、沙坡头等水电站，澜沧江小湾水电站，金沙江金安桥水电站，南水北调中线穿黄、漕河渡槽工程，福建水口，甘肃龙首，宁夏，重庆江口，陕西蔺河口，浙江周公宅，贵州光照以及埃塞俄比亚泰克则等水电站工程。混凝土配合比是混凝土高坝的核心技术，水工混凝土配合比试验紧紧围绕核心技术，在上述工程长期的实践中，中国水利水电第四工程局在水工混凝土配合比试验和科研项目实施过程中逐步形成了先进的、成熟的、可行的、具有鲜明特点的试验工法。本工法即根据其中比较典型的水工混凝土配合比试验及科研项目的程序和方法进行总结而成。2 工法特点2.1本工法是在长期的、大量的水利水电工程现场试验过程中形成的，工法明显区别于水工混凝土试验规程，是对试验规程的补充和完善，具有鲜明的实用性和可操作性。2.2工法严格按照水工混凝土设计指标要求，紧密结合工程所处的地域环境、气候条件、施工条件和原材料特性，科学的规范了水工混凝土配合比试验程序。2.3工法突出混凝土拌和物性能，重点研究新拌混凝土坍落度（VC值）、含气量、凝结时间、表观密度等性能与时间、时段、温度变化的相互关系，为混凝土施工浇筑提供科学依据。2.4建立混凝土配合比试验工艺流程，使混凝土配合比试验科学、规范、合理、有序的进行。2.5试验数据采用先进的计算机程序进行处理，保证试验结果及时、科学、准确的整理分析。3 适用范围适用于不同地域、气候、施工条件下的水工建筑物大体积常态和碾压混凝土配合比试验。4 工艺原理4.1根据混凝土配合比设计指标，制定科学合理的技术路线和配合比试验计划，规划布置试验室，准备有代表性的、足够的原材料，配合比试验过程严格按照规程、规范和工法要求进行。4.2工法重点突出水工混凝土配合比的拌和物性能，关键技术是对新拌混凝土坍落度（VC值）、含气量、凝结时间、表观密度等性能与时间、时段、温度变化等相互间的关系进行研究，找出其内在规律。4.3按照工法进行配合比试验，确保试验结果的准确可靠，提交满足设计、施工要求且经济合理的施工配合比。5 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程原材料准备坍落度(VC)值试验混凝土成型混凝土养护配合比使用调整混凝土拌和测站设置新拌混凝土 性能试验检 核 现场试验室布置 设备、仪器检验与校准根据混凝土设计指标和控制指标要求制定技术路线、编制试验计划原材料试验新拌混凝土前期准备硬化混凝土含气量试验含砂评定凝结时间表观密度YES有问题测试有问题试验结果处理混凝土绝热温升硬化混凝土试验施工配合比选定NO有问题5.2操作要点5.2.1编制试验计划根据混凝土设计指标和控制指标要求，按照不同工程地域、气候条件、施工条件、原材料特性情况，制定合理的技术路线，编制科学的 “水工混凝土配合比试验”计划。 5.2.2现场试验室由于水工混凝土配合比试验是在施工现场进行，所以现场试验室是保证混凝土配合比试验的首要条件，应根据试验项目和现有条件科学合理的布置现场试验室，一般布置12间18间试验工作间。拌和间是水工混凝土配合比试验的最重要工作间，应高度重视拌和间的布置。一般试验拌和间应有50m280m2的面积，用于布置搅拌机、拌和钢板、振动台、水池、料仓、工作台等。1 搅拌机：由于水工大体积混凝土大粒径的特点，搅拌机必须有足够的拌和容量，采用自落式搅拌机一般为100L150L，强制式搅拌机一般为60L100L。2 拌和钢板：钢板尺寸应满足长宽厚（2000mm2500mm）(1500mm2000mm)(8mm10mm)的要求。钢板一般纵向垂直对齐搅拌机出料口，水平摆放且比地面低50mm或在钢板周边焊接50mm角铁，这样方便混凝土拌和的连续试验。同时钢板侧面应布置有排水的集水沉淀池。3 振动台：振动台台面尺寸一般为（1000mm10mm）（1000mm10mm），表面平整光洁，频率在503Hz，振幅0.50.02mm，安装在不妨碍其它试验和操作的位置，要求台面水平。4 料 仓：一般在拌和间端部靠墙布置45个高90cm110cm的料仓，分别堆放试验用的饱和面干砂料和粗骨料，其中砂料仓应足够大。料仓上部可预制搭建工作台，放置水泥、粉煤灰等材料及工器具。5力学间：力学间的面积应保证各种材料试验机的布置、安装、维护、检修和试验人员的正常操作等不受影响，面积一般为40 m260m2。根据力学试验内容，一般配置100KN和1000KN万能材料试验机、2000KN压力试验机及相关的附件等。全级配混凝土力学性能试验配置5000KN10000KN的压力试验机。6养护室：养护室严格按温度、湿度要求布置。根据混凝土工程量、取样频率、养护龄期以及施工高峰期等因素，确定养护室面积一般为40m280m2，屋顶宜采用混凝土预制密封。5.2.3原材料的准备为了保证试验结果的一致性、准确性、连续性以及成果分析，混凝土配合比试验原材料准备工作十分重要。水工混凝土配合比试验用的原材料（水泥、掺合料、骨料、外加剂等）试验样品，必须按材料用量计划备足同一批次的、具有代表性的工程实际使用样品，尽量避免二次取样，防止原材料波动导致试验结果的差异，这是保证高质量配合比试验的前提。各种材料应根据计划提前检测，掌握配合比试验所需原材料的品质和性能。 1 胶凝材：水泥、掺合料等胶凝材料保存应避免受潮，一般采用塑料薄膜等防潮材料密封包裹。试验拌和时，应把胶凝材料拆包分别装入带盖的塑料大桶容器，盛料应使用专门的器具，每次盛完料后应及时加盖，保持胶凝材料原状。2 骨料：骨料需要提前一天堆放到室内料仓，宜满足饱和面干状态，表面覆盖湿麻袋保持湿润。每天拌和前，对室内料仓存放的骨料进行翻拌均匀，并检测骨料含水率，为配合比计算提供依据。3 外加剂：外加剂溶液需要提前一天进行配制，且足量。一般减水剂浓度为10%20%,引气剂浓度为1%2%。同时应对外加剂配制难易程度、是否沉淀进行观察评定，为拌合楼外加剂溶液配制和控制提供依据。5.2.4混凝土拌和混凝土拌和试验是配合比试验的重点，拌和间室内温度保持在1525。混凝土拌制前，一般采用与配合比相近的砂浆或小级配混凝土进行搅拌机搅拌挂浆，出机用于拌和钢板挂浆。第一罐新拌混凝土一般仅用于初步评判，不用于正式成型。水工混凝土不宜采用人工拌和，原因是拌和量少、骨料粒径大、外加剂机理以及边界条件影响等因素，容易造成拌和结果与机械拌和存在较大差异。1 拌和容量：考虑拌和条件边界效应的影响，混凝土拌和最小容量一般不宜少于搅拌机容量的1/3，以保证拌和物的均匀性、稳定性。2 投料顺序：应通过试验确定。自落式搅拌机投料顺序一般为粗骨料、胶凝材、水和外加剂混合溶液、细骨料；强制式搅拌机投料顺序一般为细骨料、胶凝材、水和外加剂混合溶液、粗骨料。其中，应在计算好的水中盛出少量水以备冲洗盛外加剂容器，然后将外加剂溶液倒入剩余水中。3 拌和卸料：按规定时间搅拌好的混凝土卸料后，应用镘刀将罐内的浆体尽量刮净，然后将搅拌机恢复到原位，及时遮盖湿麻袋或加盖，防止搅拌机内干燥，以备连续拌和。刮出的浆体和出机的新拌混凝土混合翻拌三遍，观察评定混凝土外观和匀质性。用于成型的新拌混凝土，应及时用湿麻袋覆盖，避免坍落度损失过快影响试验结果。5.2.5和易性试验大量试验发现，新拌混凝土表面水分蒸发、水泥水化等原因造成新拌混凝土的坍落度、含气量经时损失不可避免，因此，对设计的混凝土配合比要进行大量反复的试拌，掌握混凝土拌和物的稳定性和规律性，这是配合比试验的关键。试验时，仪器和工具与新拌混凝土接触部分应提前润湿或挂浆。1 过湿筛：对出机的新拌混凝土进行拌和物性能试验时，若骨料粒径大于40mm，应采用湿筛法剔除大于40mm粒径骨料，筛前应用喷雾器或湿拖把对方孔筛润湿。过湿筛后的拌和物，需两人采用小方铁锹对翻三遍。2 温度测试：将温度计插入出机后的混凝土中50mm100mm，温度测试完备后方可拔出温度计，同时记录室温。3 坍落度(VC值)：一般两人同时在钢板上平行进行坍落度试验，减小人为误差；碾压混凝土VC值一般测试两次。同时，需要进行坍落度(VC值)的经时损失试验，为施工提供依据。4 含气量：对抗冻等级要求高的水工混凝土，含气量测试采用精密含气仪。装料时严禁工具碰撞含气仪量钵沿口，试验后应及时对含气仪气阀保护清洗。同时，要进行含气量与坍落度(VC值)经时损失的关系试验，为拌合楼质控、施工浇筑及混凝土耐久性提供依据。5 含砂评定：含砂情况对混凝土性能有很大影响，一般采用三种方法评定：一是用镘刀抹混凝土拌和物表面，二是通过振动台振实过程中测试试模内混凝土泛浆情况，三是在仓面观测振捣器振捣时混凝土泛浆情况。6 表观密度试验：表观密度试验采用原级配混凝土，四分法装料，用振动台试验。常态混凝土一次性装料，碾压混凝土分层装料，以混凝土振实泛浆为准。7 凝结时间：对新拌混凝土拌和物过5mm湿筛，将砂浆装入凝结时间试模。常态混凝土临近初凝、终凝时应加密试验，碾压混凝土按等时段（每隔1h2h）进行试验。试验数据宜采用计算机计算绘图。5.2.6混凝土成型1 成型粒径：采用标准试模进行成型时，混凝土拌和物的骨料最大粒径不得超过试模最小断面尺寸的1/3，用于成型强度、弹模、抗渗、抗剪、抗折等试验的混凝土过40mm湿筛；用于成型极限拉伸、抗冻、干缩、湿胀等试验的新拌混凝土过30mm湿筛；过筛后拌和物必须翻拌均匀。全级配试验采用450mm450mm450mm和450mm900mm试模。2 试模装料：成型前，试模内壁应均匀刷油，以不浸纸为宜；成型时，应将同型号试模放在混凝土拌和物旁摆放整齐，采用小方铁锹按试模对角线正反方向均匀装料，避免骨料集中。碾压混凝土、全级配混凝土成型时需注意分层装料。3 试模振捣：混凝土成型时需用振动台机械振实；由于人工插捣成型试验结果偏差大，不宜采用。振实过程中，可用抹刀光面贴试模内壁插数下，以排除气泡空隙及使骨料表面布浆。碾压混凝土振动成型以泛浆为准。全级配混凝土成型宜采用软轴振捣棒进行插捣。4 抹面编号：成型后试件摆放位置要做好标识，及时抹面编号，编号一般分三行编写，三行分别为试验编号、龄期、试验日期。5 试件拆模：试件编号后宜及时放入养护室养护，也可采用薄膜覆盖并加盖湿麻袋保湿。拆模时间视混凝土强度等级、粉煤灰掺量、凝结时间以及气候条件决定。拆模后的试件应及时送入养护室养护。5.2.7混凝土养护养护是保证硬化混凝土性能、试验结果精度十分重要的必要条件。1 养护室条件：必须满足温度203、湿度大于95%的保湿保温条件，应安装恒温恒湿自动控制仪、喷雾设施和空调等措施。2养护室安全：养护室内应配制36v的低压安全灯，进出养护室应配置自动切断电源装置或醒目警示标志。3 养护架：一般采用50mm角钢(或32 mm钢筋)以及10mm14mm的钢筋制作养护架，一般养护架尺寸长宽高为(1500mm2000mm)(500mm600mm)(1400mm1600mm)，每层高度宜为250mm300mm，分为5层6层。4 试件摆放：混凝土试件摆放间距为10mm20mm，试件按试验日期摆放在规定月份的养护架上，方便试验和检查。5.2.8硬化混凝土试验硬化混凝土试验必须符合规程规范的要求。试验时，混凝土试件从养护室取出后要注意保湿，及时进行试验。1 物理力学试验：强度、弹模、抗剪、抗弯等试验一般采用1000kN2000kN的试验机，极限拉伸一般采用100kN300kN的试验机。若进行全级配混凝土试验，根据强度等级，一般采用5000kN10000kN的试验机。 2 抗冻试验：宜采用微机自动控制的风冷式快速冻融机。试验前，抗冻试件至少在养护室标准温度的水中浸泡4天；试验时，擦去试件表面水分，测试试件的初始质量和自振频率，基准值一定要测试准确。3 抗渗试验：采用混凝土抗渗试验仪进行试验。试件到龄期后，从养护室取出试件，待表面晾干后，用钢丝刷将圆锥体侧面浮浆清除，然后用毛刷刷去粉尘。一般在试件侧面采用水泥黄油腻子密封，其比例：水泥：黄油3：14：1。在试件侧面将配制好的密封材料用三角刀均匀刮涂1mm2mm厚，然后将试件套入抗渗试模中，在试验机上用100kN200kN的力将试件压入套模中。试验结束后，及时将试件在试验机上退出、劈开、标记，测量渗水高度。4 干缩试验：干缩室必须安装空调，确保恒温干燥条件，试验采用卧式测长仪，门上应留有玻璃观察窗，防止试验时发生意外。5 数据处理：试验数据宜采用计算机处理，编制相应的计算处理程序。记录应符合国家计量认证或实验室认可要求。5.2.9绝热温升试验在绝热条件下，测定混凝土胶凝材料（包括水泥、掺合料等）在水化过程中的温度变化及最高温升值，为混凝土温度应力计算提供依据。混凝土绝热温升试验采用绝热温升测定仪，仪器置于205的清洁、无腐蚀气体的绝热温升室内进行。由于绝热温升试件体积大、比较笨重，人工装卸困难，所以，在绝热温升室内安装起吊设施，一般采用横梁和倒链。混凝土绝热温升试验采用原级配。试验前24h应将混凝土原材料放在205的室内,使其温度与室温一致；试验时必须严格按照提供的混凝土配合比进行拌和试验，拌和物满足和易性要求后，方可进行绝热温升试验。制作试件的容器内壁应均匀涂刷一层黄油或其它脱模剂，便于脱模，成型时将拌制好的原级配混凝土拌和物分两层装入容器中，每层均用捣棒插捣密实，在试件的中心部位安装一只紫铜测温管或者玻璃管，管内盛少量变压器油，插入中心温度计，用棉纱或橡皮泥封闭测温管管口，以防混凝土或浆液落入管内，然后盖上容器上盖，全部封闭。用倒链把装入好的混凝土绝热温升试件连同容器放入绝热室内，启动仪器开始试验，直到规定的试验龄期，并做好实验记录。其中混凝土从拌和、成型到开始测读温度，应在30分钟内完成。试验结束后，打开绝热室的密封盖，取出中心温度计，用倒链把混凝土绝热温试件连同容器从绝热室内提出，小心脱模，防止脱模过程中弄坏容器。5.2.10施工配合比选定根据混凝土设计指标、施工要求以及现场复核试验结果，并进行技术经济分析比较，确定科学合理的混凝土施工配合比。5.2.11施工配合比调整混凝土配合比在使用中，应根据施工现场的条件变化和原材料的波动情况，及时对配合比进行调整。但关键参数，如水胶比、单位用水量、粉煤灰掺量一般不允许调整；一般根据现场砂子细度模数、粗骨料超逊径、气温和含气量变化，对砂率、级配、外加剂掺量等按配合比参数关系规律进行调整。5.3劳动组织5.3.1组织机构根据水工混凝土配合比试验程序和方法的特点，采用的试验室组织机构参见图5.3.1。主任副主任拌合间力学间资料室干缩室养护室绝热温升室抗冻抗渗间水泥间化学间图5.3.1 试验室组织机构图5.3.2劳动力组织混凝土配合比试验共16人，其中混凝土拌和人员12人可穿插作业，参见表5.3.2。表5.3.2 试验人员组织安排表项目人数工作范围试验计划编制2根据混凝土设计指标和控制指标要求，编制详细、具体的混凝土配合比试验计划。组织实施2混凝土配合比试验人、材料、设备等资源合理布置资料2对试验数据整理、分析。混凝土拌和配料单2配料单计算、校核原材料计量、投料6按配料单进行胶凝材料、骨料、外加剂、水等材料称量，按规定顺序将材料投到搅拌机。拌和物性能试验4坍落度(VC值)、含气量、凝结时间、表观密度测试。混凝土成型、养护4成型、抹面、编号、拆模、养护等。热学试验2绝热温升等试验。硬化混凝土物理力学试验3抗压、劈拉强度（抗剪）等试验。耐久性试验3抗冻、抗渗等试验。变形试验4极拉、弹模、干缩等试验。6 材料与设备6.1材料水工混凝土配合比试验所需主要材料见表6.1。表6.1 水工混凝土配合比试验主要材料序号名称品种原则作用1水泥中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥等根据工程部位、技术要求和环境条件满足混凝土配合比各项性能要求，降低混凝土发热量，抵抗环境侵蚀 2掺合料粉煤灰、火山灰、矿渣微粉、硅粉、粒化电炉磷渣、氧化镁等根据工程技术要求、掺合料品质和资源条件，通过试验论证具有改善混凝土性能、提高混凝土质量，降低混凝土水化热，抑制碱骨料反应，节约水泥，降低成本3骨料细骨料天然砂、人工砂质地坚硬、洁净、级配良好保证混凝土和易性和工作性能,提高混凝土密实性能等4粗骨料卵石、碎石优质、经济、就地取材保证混凝土质量,决定混凝土强度和耐久性等5外加剂高效减水剂、缓凝高效减水剂、高温缓凝剂、引气剂根据工程混凝土设计指标要求改善混凝土和易性、节约材料、调整施工性能、提高强度和耐久性等6水饮用水符合国家标准水泥水化胶结和混凝土流动性作用6.2机具设备水工混凝土配合比试验所需主要仪器设备见表6.2。表6.2 水工混凝土配合比试验主要仪器设备序号设备名称规格型号单位数量用途1胶砂搅拌机JJ-5台1水泥、掺合料、外加剂、骨料物理试验2胶砂振实台ZS-15台13高温炉SX2-4-1300台14水泥胶砂流动度测定仪NLD-2台15净浆标准稠度凝结时间测定仪(ISO)台16雷式夹膨胀测定仪LD-50台17水泥比表面积测定仪DBT-127台18水泥标准养护箱40超声加湿台19电热鼓风干燥箱101-2台110水泥雷式沸煮箱FZ-31台111水泥负压筛析仪FYS-150B台112水泥电动抗折机5000台113水泥压力试验机YAW-300B台114水泥净浆搅拌机160B台115恒温水浴锅HHS-6台1水泥、掺合料、外加剂、骨料、水等化学试验16火焰光度计6400A台117分析天平万分之一、千分之一台218酸度计PHS-3C台119粘度计NDJ-1台120电动沉淀离心机LDZ-4-8台121分光光度计7230G台122自落式混凝土搅拌机100-150台1混凝土拌和物性能试验23强制混凝土搅拌机60-100台124拌和钢板块125骨料筛方孔孔径40mm、30mm套126表观密度筒20L-80L(壁厚3mm)套127坍落度筒只528维勃工作度仪HGC-1台229混凝土含气量测定仪H-2783台230混凝土振动台1m2台131混凝土贯入阻力仪HT-80台132恒温恒湿自控仪全自动台133压力试验机YE-2000台1硬化混凝土试验34万能材料试验机WE-1000B台135万能材料试验机WE100300台136极限拉伸仪YJ-26台137弹性模量测定仪台138混凝土快速冻融机风冷式CDR-2台139动弹测定仪(抗冻试验)QL-101台140抗渗仪HP-40型台141混凝土卧式测长仪SP-540台142绝热温升仪台1热学试验7 质量控制7.1 质量标准采用本工法试验，除严格执行水工混凝土试验规程（DL/T5150-2001）、水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001）、水工碾压混凝土试验规程（SL48-94）、水工碾压混凝土施工规范（DL/T5112-2000）以及与工法相关的国家行业标准、现行法律法规外，结合本工法特点注意以下质量标准：1.实际工程设计技术条款要求；2.试验室编制并被批准的试验室质量管理体系文件和混凝土配合比试验计划；7.2 质量保证措施1.试验室应具备计量认证(或国家试验室认可资质)，推行“全面质量管理，质量第一”的方针，实行严格的科学管理，有效地控制影响检测质量的各个要素，确保检测数据和检测结果的真实性、准确性和完整性。2. 检验与校准：试验室用于混凝土检测的仪器设备检定合格后，才能用于各类试验中，以确保量值传递的准确性。3.试验室检测试验人员经考核，应取得试验资格上岗证。并定期参加学习培训，不断提高技术业务能力。4.试验室定期组织与权威的国家认定第三方检测机构进行比对试验，以验证环境设施标准性、仪器设备精确性、检验过程规范性及试验人员的操作水平，提高试验检测能力。5. 为保证混凝土配合比试验的顺利进行，试验要配备足够合理的人员，确保所有操作专门设备、从事检测和评价结果以及签署检测报告人员的能力。8 安全措施1.严格遵照执行国家、地方和行业安全方面的法律、法规、标准和试验室安全体系的要求进行试验操作，建立完善的职业健康安全管理体系，编制安全操作规程。试验人员必须经过安全方面的培训，清楚所使用仪器的安全操作规程，熟练掌握安全用电、用水等方面的常识和知识。2.试验前后，对所有使用的电器控制闸刀、电器、线路连接进行检查，开关控制到位。3.试验前后，对试验仪器状态进行检查，试验人员必须熟悉操作规程。4.养护室需配置低压照明系统，进出养护室必须有自动控制电源的开关或明显标志。5.化学试验使用的各类药品分橱存放，严格管理，使用前后做好登记；对特殊药品按要求的试验过程严格控制，并作明显标识。6.各类试验中，必须严格按程序操作，杜绝人身伤害事故的发生。7.在试验过程中如果发生安全事故，试验人员应根据所掌握的安全知识和专业知识迅速采取应急措施，事故的处理依照有关的事故、不符合项与预防措施控制程序执行。9 环保措施1.严格遵照执行国家、地方和行业在环境保护方面的法律、法规和标准，建立完善的环境管理体系，编制环境保护相关程序文件规定。试验人员必须经过环保知识方面的培训，清楚所使用仪器、设备和材料对环境所带来的危害，并控制试验操作对环境所造成的危害程度，贯彻执行的国家、地区及行业等有关环境保护法规中规定的环保指标。2.试验室应保持整洁、有序、安静、卫生，对检测中形成的残渣、杂物和有害物质应实施严格的控制和管理，达到环境保护的要求。3.在试验过程中如遇到相邻区域的互相干扰或影响时，应进行有效隔离措施，防止交叉污染。如实施隔离后仍达不到规定要求，应暂停试验检测活动,待具备条件再进行试验。4.试验人员应在检验开始、检验中间、检验完成后检查和记录环境监控参数，避免环境条件发生偏离后给检验结果造成不良影响。10 效益分析中国水利水电第四工程局在长期不断的水工混凝土配合比试验中，始终坚持实践总结提升创新，形成了一套在理论成熟、技术先进、操作简便、数据准确、经济合理的水工混凝土配合比试验工法。水工混凝土配合比试验工法对提升混凝土大坝核心技术起到了有力的支持作用。特别是中国水电四局承担建设的长江三峡水利枢纽工程、广西百色水利枢纽碾压混凝土主坝工程、黄河拉西瓦水电站工程高拱坝、澜沧江小湾水电站工程高拱坝等工程，通过采用本工法试验确定的混凝土配合比，具有技术先进、实用性强、经济和社会效益显著等鲜明特点，达到国内领先和国际先进水平。1.长江三峡水利枢纽工程二期左岸厂房坝段、三期右岸厂房坝段，1997年9月至2006年5月，由中国水利水电第四工程局试验中心进行大坝混凝土配合比试验，提交的大坝混凝土施工配合比技术经济指标先进，该配合比在三峡成功应用。仅左岸厂房坝段施工配合比与中标配合比费用相比，节约投资约3600万元。2.广西百色水利枢纽碾压混凝土主坝工程，2002年1月至2006年12月，针对百色碾压混凝土采用辉绿岩骨料，人工砂石粉含量高等不利情况，进行了辉绿岩人工砂石粉在碾压混凝土中的利用研究课题，取得了大量的碾压混凝土筑坝技术科研成果，保证了百色碾压混凝土主坝施工，取得了显著的社会效益。3.黄河拉西瓦水电站工程混凝土配合比试验，于2003年4月开始，针对高原高寒地区的混凝土耐久性特级抗冻等级F300的情况下，通过技术创新，深化试验研究，在混凝土单位用水量、胶材用量、耐久性能和抗裂性能等方面达到了国内领先、国际先进水平，施工和质量控制结果表明，提交的施工配合比与现场应用结果十分吻合，创造了良好的技术和经济效益。11 应用实例广西百色主坝工程碾压混凝土配合比试验11.1工程概况广西右江百色水利枢纽碾压混凝土主坝工程位于百色市上游22公里的右江河段上，多年平均气温22.1，实测最高气温42.5，实测最低气温-2.0，水库总库容56.6亿m3，其中防洪库容16.4亿m3。枢纽工程由碾压混凝土重力坝、地下发电厂房系统、两座副坝和通航建筑物组成。碾压混凝土重力坝最大坝高130m，坝顶全长720m。本工程共有混凝土工程量约261万m3，其中碾压混凝土为218万m3。碾压混凝土施工工期从2003年1月到2006年12月，总工期4年。根据技术条款以及混凝土设计变更，百色水利枢纽主坝工程碾压混凝土设计指标见表11.1。表11.1 碾压混凝土设计指标表类别混凝土标号(MPa)最大骨料直径(mm)粉煤灰取代最大限量(%)抗渗标号抗冻标号极限拉伸值(10-6)表观密度 (kN/m3)使用部位1R180156063S4D507024.53坝体内部混凝土2R180204058S10D507524.53防渗层，3A、3B，6A9B坝下游面164至220米高程3Rv2040/S10D508024.53变态混凝土，坝体表面，岸坡坝段基础上游侧部位4Ev1560/S4D508024.53变态混凝土，坝体外表面，廊道、孔洞周边，岸坡坝基11.2 原材料试验水泥：根据设计要求，碾压混凝土配合比试验采用广西田东525中热硅酸盐水泥，检测结果表明：水泥物理和化学指标符合标准。粉煤灰：碾压混凝土试验采用的粉煤灰为云南曲靖级粉煤灰和贵州盘县级粉煤灰，检测结果表明：两种粉煤灰均符合级粉煤灰指标要求。骨料：百色工程采用辉绿岩人工骨料，在水工大体积混凝土中的应用在国内尚属首次。辉绿岩人工骨料密度大，达到3.0g/cm3以上，硬度大、弹模高、加工难，特别是辉绿岩人工砂石粉含量很高、粒径级配较差、需水量比远远高于国内采用的其它品种人工骨料，比一般人工骨料拌制的混凝土多用水30 kg/m340kg/m3。外加剂：通过试验优选，确定碾压混凝土选用缓凝高效减水剂ZB-1RCC15，常态混凝选用缓凝高效减水剂JM-，引气剂为DH9。11.3混凝土配合比试验中国水利水电第四工程局严格按照水工混凝土配合比试验工法进行了配合比试验，按时提交了高质量碾压混凝土施工配合比，保证了大坝混凝土按期浇筑和高温期的快速施工。11.3.1配合比试验参数根据设计要求，主坝碾压混凝土的强度保证率不得低于80%。碾压混凝土配合比采用最大密度法设计，针对百色辉绿岩人工骨料密度大、需水量大的特点，碾压混凝土施工配合比试验参数见表11.3.1。表11.3.1 碾压混凝土施工配合比试验参数表试验编号混凝土等级级配水胶比试验参数(%)材料用量(kg/m3)VC值(s)石粉含量(%)粉煤灰砂率ZB-1RCC15DH9水水泥粉煤灰砂石表观密度BR-1R18020S10D500.5060381.50.0159878118837136625003-820BR1-10.5060381.20.01510282122833135925003-820BR-2R18015S2D50准0.6065341.5885196780151326503-820BRF-3准0.6065341.29354101775150526503-82011.3.2配合比试验结果在固定人工砂石粉含量20%的条件下，VC值满足施工要求，拌和物液化泛浆快，塑性好，骨料包裹充份，不分离；振实后的混凝土表层浆体均匀，密度大，有一定弹性和粘聚性，可碾性好。碾压混凝土配合比试验结果说明：为了满足碾压混凝土凝结时间要求，级配掺1.2%、准级配掺1.5%的ZB-1RCC15外加剂；在人工砂石粉含量较高时(石粉含量23.6%)，由于高掺外加剂的高减水作用，碾压混凝土拌和物可碾性明显改善，在设计的单位用水量不变的条件下，碾压混凝土的VC值符合要求，大坝迎水面和内部180天抗压强度分别达到33.8MPa和26.0MPa，与其它各项性能指标同时满足设计和施工要求。11.3.3 碾压混凝土性能与施工条件关系试验在配合比试验基础上，中国水利水电第四工程局结合工程地域、气候、材料条件，严格按照试验工法开展了一系列试验研究。1 辉绿岩人工砂石粉含量对碾压混凝土性能影响试验采用石粉含量分别为14%、16%、18%、20%、22%、24%的水洗混合砂进行碾压混凝土拌和物性能、力学性能、耐久性、变形性能以及干缩等试验。结果说明：1)随人工砂石粉含量的降低，碾压混凝土总表面积相应减小,用水量呈规律性的降低。2)过高的辉绿岩石粉对碾压混凝土含气量有不利影响。3)辉绿岩人工砂石粉对碾压混凝土凝结时间影响较大，石粉含量降低，初凝时间延长。4)石粉含量对强度有较大的影响，石粉含量在16%18%范围时，碾压混凝土密实度和强度最优。5)随着石粉含量的降低，碾压混凝土干缩率有规律的减小；随龄期延长，碾压混凝土干缩率有规律的增大。2 高温条件碾压混凝土凝结时间试验研究1) 通过比选选出适应高温气候条件施工的改进型缓凝高效减水剂。2)掌握了温度条件与碾压混凝土凝结时间、外加剂掺量的关系规律。3)确定了根据温度、风速变化和太阳照射情况，调整缓凝外加剂用量，解决高温气候条件碾压混凝土凝结时间严重缩短的难题，满足不同气温条件和各项技术指标的大坝碾压混凝土施工配合比见表11.3.3。 表11.3.3 不同气温条件大坝碾压混凝土施工配合比表序号工程部位混凝土设计要求级配水胶比砂率(%)粉煤灰(%)ZB-1RCC15(%)DH9(%)用水量(kg/m3)表观密度(kg/m3)VC值/坍落度1大坝迎水面R18020S10D500.5038580.8/1.0/1.20.01510626003-8s2大坝内部R18015S2D50准0.6034630.8/1.0/1.50.0159626503-8s说明： 在温度小于25, ZB-1RCC15掺量0.8，在温度大于25时，ZB-1RCC15掺量1.0，当温度大于28且曝晒的情况下，ZB-1RCC15掺量1.5%。11.4辉绿岩人工砂石粉在碾压混凝土中应用11.4.1辉绿岩人工砂石粉特性百色工程是国内国外采用辉绿岩人工骨料进行水工大体积混凝土施工的首例。由于辉绿岩骨料自身特性和巴马克干法生产，人工砂级配不连续，2.5mm以上粗颗粒多达35%左右，0.16mm2.5mm颗粒仅占40%左右，石粉含量高达20%24%，粒径小于0.08mm微粉颗粒占石粉的40%60%，粗细颗粒两极分化。石粉很细、需水量高，但对混凝土有填充密实作用。11.4.2石粉掺合料碾压混凝土性能1可碾性：当石粉作为掺合料等量替代部分粉煤灰后，碾压混凝土表面积减小、孔隙率减小，在用水量保持不变时，水泥浆包裹充分，碾压混凝土拌和物液化快，可碾性好，提高了密实性。2 用水量：碾压混凝土在外加剂掺0.8%时、VC值相近时，用水量随石粉掺合料用量增大而降低，石粉掺合料每增加8kg/m3，用