滹沱河倒虹吸工程管身段混凝土配合比優(yōu)化實(shí)踐

　　南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程滹沱河倒虹吸工程Ⅱ標(biāo)承建的管身段55個管節(jié)，每管節(jié)過水?dāng)嗝?孔，長度20m，高6．2m，管身總寬23m，每孔寬6．0m，側(cè)墻厚度1．3m，中墻厚度1．2m。截至2005年11月20日，55個管節(jié)施工全部完成，共澆筑混凝土10.4萬m3。完成的管節(jié)沒有出現(xiàn)一條裂縫，混凝土配合比優(yōu)化起到了重要作用。

　　1.原材料

　　1.1水泥

　　河北省鹿泉市鼎鑫水泥有限公司(集團(tuán))的“鼎鑫”牌普通硅酸鹽42．5水泥，其檢測結(jié)果見表1。

　　1.2粉煤灰

　　河北省井陘上安電廠Ⅱ級粉煤灰，其檢測結(jié)果見表2。

　　1.3骨料

　　1.3.1細(xì)骨料

　　細(xì)骨料為滹沱河河砂(常山砂廠)，其檢測結(jié)果見表3。

　　1.3.2粗骨料

　　粗骨料為河北省鹿泉市石井鄉(xiāng)石料廠生產(chǎn)的人工碎石，其檢測結(jié)果見表4。

　　1.4外加劑

　　1.4.1高效緩凝減水劑

　　本工程選用2個品種的高效緩凝減水劑，分別為河北省石家莊市育才建材有限公司生產(chǎn)的GK-4A緩凝高效減水劑、河北省外加劑廠生產(chǎn)的DH4BG高效緩凝減水劑，一期工程選用DH4BG，二、三、四期工程選用GK-4A，其檢測結(jié)果見表5。

　　1.4.2引氣劑

　　在第二次混凝土配合比優(yōu)化中，選用河北省石家莊市育才建材有限公司生產(chǎn)的GK-9A引氣劑，其檢測結(jié)果見表6。

　　2.管身段原混凝土配合比的第一次優(yōu)化

　　2004年3～6月，一期工程共完成管身段14個管節(jié)，采用混凝土配合比見表7。

　　在一期工程中共成型混凝土抗壓試塊145組，其檢測結(jié)果見表8。

　　本期工程混凝土從檢測數(shù)據(jù)分析，混凝土生產(chǎn)水平達(dá)到優(yōu)秀水平，但是混凝土普遍超強(qiáng)。為了降低混凝土發(fā)熱量，提高混凝土的各種性能，更進(jìn)一步節(jié)約成本，在原配合比的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了第一次混凝土配合比的優(yōu)化。將原0.47的水灰比調(diào)整至O．49，2004年1O月6日經(jīng)專家組和本工程監(jiān)理部批準(zhǔn)，開始應(yīng)用于二期工程。所用混凝土配合比見表9。

　　二期工程共完成管身段14個管節(jié)，用第一次優(yōu)化后的混凝土配合比在二期工程中共成型混凝土抗壓試塊149組，其檢測結(jié)果見表10。

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　　3.管身段混凝土配合比第二次優(yōu)化

　　在二期工程中，混凝土施工質(zhì)量嚴(yán)格按設(shè)計和規(guī)范的要求進(jìn)行控制。但仍發(fā)現(xiàn)混凝土配合比存在一定的優(yōu)化空間。

　　一是為了便于掌握混凝土內(nèi)部溫升情況，2004年10月16日，用北京基康公司生產(chǎn)的振孳式溫度計3支，分別埋于管身段底板、墻體、頂板，對管身段3個部位內(nèi)部溫度進(jìn)行觀測。觀測資料顯示，混凝土內(nèi)部溫度超過50℃，內(nèi)部溫度峰值在53℃～53．5℃之間，且分別在澆筑后33h～52h出現(xiàn)，之后開始以一定速率下降，混凝土的水化熱溫升超過30℃ ，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，為滿足各項(xiàng)技術(shù)要求，無論是炎熱的夏天或氣溫適中的春秋季都須對混凝土進(jìn)行保溫。

　　二是水泥原材，3d平均抗壓強(qiáng)度值32．2Mpa，28d平均抗壓強(qiáng)度54．2Mpa。這些數(shù)據(jù)表明P．042．5鼎鑫水泥，由于其本身活性富裕偏高，水泥細(xì)度平均值為0．3％，水泥性能良好。

　　三是從表10數(shù)據(jù)可以看出，混凝土強(qiáng)度平均值38．1MPa，是混凝土(C30)設(shè)計強(qiáng)度的1．27倍，是混凝土配置強(qiáng)度35．8MPa的1．06倍，說明混凝土普遍超強(qiáng)。

　　鑒于以上情況，在保證施工質(zhì)量和溫控方便的前提下，對表9中管身段混凝土配合比進(jìn)行第二次優(yōu)化調(diào)整，優(yōu)化方法和思路如下：

　　3.1優(yōu)化方法

　　用緩凝高效減水劑和引氣劑聯(lián)摻，進(jìn)一步改善混凝土拌和性能，提高混凝土的抗裂能力。減少單方混凝土膠材用量，進(jìn)一步降低成本，降低由于水泥水化熱引起的負(fù)面效應(yīng)。

　　3.2依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

　　《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001、《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5150-2001、《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175-1999、《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》DL／T5100-1999、《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》DL/T5055-1996。

　　3.3指導(dǎo)思路

　　在表8混凝土配合比的基礎(chǔ)上調(diào)整優(yōu)化。保持水膠比0．49。膠材總量278kg／m3不變?；炷脸鰴C(jī)口坍落度60～80mm，粉煤灰摻量為20％～25％，分別用液態(tài)和粉狀GK-4A高效緩凝減水劑和GK-9A引氣劑聯(lián)摻，其高效緩凝減水劑和引氣劑的摻量根據(jù)出機(jī)口坍落度要求和粉煤灰摻量不同經(jīng)過試拌確定。為方便施工，粉狀高效緩凝減水劑配成20％濃度的溶液，引氣劑配成1％濃度的溶液，用皮帶機(jī)送混凝土入倉，為確?；炷梁鸵仔?，混凝土砂率不變。

　　3.4優(yōu)化過程

　　本次配合比優(yōu)化試驗(yàn)所用原材料中的GK-9A和液體GK-4A均取自生產(chǎn)廠家，其余混凝土材料取自工程現(xiàn)場，其中砂子的細(xì)度模數(shù)為2．57，優(yōu)化混凝土配合比試驗(yàn)見表11，優(yōu)化后混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果見表12。

　　雖然按上述配合比試拌的7個拌和物性能均能滿足施工要求．但相比之下．序號1～6拌和物性能優(yōu)于序號7。經(jīng)專家組論證。認(rèn)為序號6混凝土配合比適合于現(xiàn)場施工，并提出混凝土膠材不得少于280kg／m3。于是對優(yōu)化后的混凝土配合比進(jìn)步完善，對序號6做簡單調(diào)整，成為第二次優(yōu)化混凝土配合比，見表13。

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　　第二次混凝土配合比優(yōu)化后用于三、四期工程．共完成27個管節(jié)，成型混凝土抗壓試塊275組。統(tǒng)計分析見表14。

　　混凝土配合比進(jìn)行第二次優(yōu)化后，于20o5年3月5日用于三、四期工程施工?，F(xiàn)場質(zhì)控與原材料檢測進(jìn)一步加強(qiáng)，管身段混凝土配合比優(yōu)化后共澆筑26個管節(jié)，澆筑混凝土4．87萬m3?；炷劣^感良好，從表14數(shù)據(jù)分析，第二次優(yōu)化混凝土配合比標(biāo)準(zhǔn)差為3．6Mpa，依據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001評定標(biāo)準(zhǔn)混凝土生產(chǎn)水平屬于良好等級。離差系數(shù)為0．089，根據(jù)《水利水電水工建筑物工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》混凝土質(zhì)量屬于優(yōu)良等級。

　　4．結(jié)語

　　管身段C30W6F50混凝土配合比的優(yōu)化，在工程應(yīng)用中起到良好作用，它不僅降低了混凝土內(nèi)部溫升、提高了混凝土抗裂性能，也改變了混凝土觀感。混凝土配合比在工程實(shí)際運(yùn)用中，不要僅限于原配合比，應(yīng)該在施工過程中針對不同情況進(jìn)行優(yōu)化，力求做到經(jīng)濟(jì)合理。技術(shù)可行。

　　作者簡介：

　　王愛生，男，漢族，河北省石津灌區(qū)管理局，高級工程師。

　　郝坤，男，漢族，中國水利水電第十一局，助理工程師。