碾壓混凝土的配合比設(shè)計(jì)

2.2.1碾壓混凝土的原材料

　　原材料主要有水泥、粉煤灰、混凝土粗細(xì)骨料、水、外加劑等，必須嚴(yán)格控制各種原材料質(zhì)量符合規(guī)范要求。

　　（1）水泥。優(yōu)選32. 5R 或42. 5R低熱礦碴硅酸鹽水泥，以控制壩內(nèi)溫升，有效降低壩體內(nèi)溫度應(yīng)力。水泥質(zhì)量技術(shù)要求如表6所列。

　?。?）粉煤灰。優(yōu)先選用一級(jí)粉煤灰，質(zhì)量應(yīng)滿足GB1596 - 91的規(guī)定（表7）

表6 水泥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表7 粉煤灰質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　?。?）混凝土粗細(xì)骨料質(zhì)量指標(biāo)要求應(yīng)滿足《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ 207 – 82)的規(guī)定（表8、9）。

　?。?）拌和用水。選用清潔無(wú)腐蝕性河水。

表8 細(xì)骨料質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 

表9 粗骨料質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

2.2.2 碾壓混凝土的配合比設(shè)計(jì) 

2..2.2.1配合比設(shè)計(jì)方法

碾壓混凝土的配合比設(shè)計(jì)至今尚無(wú)統(tǒng)一的方法。目前已有的各種方法都是從不同角度出發(fā)建立的，其中有的帶有假想性質(zhì)，有的帶有經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)。歸納起來(lái)，大致有如下的步驟:

(1)收集配合比設(shè)計(jì)所需的技術(shù)資料

技術(shù)資料包括混凝土所處的工程部位;工程設(shè)計(jì)對(duì)混凝土提出的設(shè)計(jì)技術(shù)要求;施工承包商的施工技術(shù)水平;工程可能使用的原材料的品質(zhì)及單價(jià)等。

(2)初步確定配合比

1)初步確定配合比參數(shù)在進(jìn)行初步配合比參數(shù)選擇之前，需確定粗骨料的最大粒徑、各粒徑等級(jí)粗骨料所占的比例。壩體內(nèi)部碾壓混凝土的最大粗骨料粒徑一般取為80mm。中國(guó)已建工程內(nèi)部碾壓混凝土的粗骨料比例一般為大石:中石:小石等于3: 4: 3或4: 3: 3。對(duì)于外部防滲層碾壓混凝土，最大粗骨料粒徑一般取為40mm。粗骨料比例一般為中石:小石等于5:5 或4.5 :5.5。粗骨料的最大粒徑及各粒徑等級(jí)粗骨料所占的比例確定之后，進(jìn)行配合比參數(shù)(水膠比、摻合料摻量、漿砂比和砂率)的初步確定。確定這些參數(shù)可以采用單因素試驗(yàn)分析選擇法、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇法或工程類比選擇法。后者，只適用于不具備進(jìn)行大量室內(nèi)試驗(yàn)條件的小型工程。

2)計(jì)算每立方米碾壓混凝土中各種材料的用量計(jì)算可采用絕對(duì)體積法、假定表觀密度法或填充包裹理論法。具體的計(jì)算方法在這里不再贅述。可參見(jiàn)《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（DL/T-5330-2005）。

(3)試拌調(diào)整及實(shí)驗(yàn)室配合比確定

試拌調(diào)整工作，首先是檢驗(yàn)拌和物的VC值是否滿足要求。若VC值偏大，可保持水膠比不變?cè)龃笏湍z凝材料用量；若VC值偏小，可保持砂率不變?cè)黾庸橇嫌昧?。在調(diào)整VC值的同時(shí)，需觀察拌和物的砂率是否適當(dāng)。若拌和物的砂率不足，拌和物抗分離性能差，可適當(dāng)增大砂率，反之則減少砂率。其次是測(cè)定拌和物的實(shí)際表觀密度，據(jù)此計(jì)算每立方米混凝土各種材料的實(shí)際用量。經(jīng)試拌調(diào)整得出的混凝土配合比還需進(jìn)行其他混凝土性能(如強(qiáng)度、耐久性等)校核。一般可采用三個(gè)不同的配合比，其中一個(gè)為經(jīng)過(guò)試拌調(diào)整得出的配合比，另外兩個(gè)配合比的水膠比可分別比試拌調(diào)整得出的配合比適當(dāng)增大和減少。三個(gè)配合比的用水量相同，用砂量根據(jù)所增減的膠凝材料體積等量減少或增加，以保持拌和物的VC值基本不變。每個(gè)配合比的混凝土根據(jù)要求制作性能檢驗(yàn)試件，養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定實(shí)驗(yàn)室配合比。

(4)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)及施工配合比確定

室內(nèi)試驗(yàn)得出的實(shí)驗(yàn)室配合比，其砂、石材料一般是以飽和面干狀態(tài)為基準(zhǔn)的。施工現(xiàn)場(chǎng)砂、石材料的含水狀況及級(jí)配一般與實(shí)驗(yàn)室不同，故施工時(shí)各種材料的實(shí)際稱量應(yīng)按砂、石的含水狀況及級(jí)配進(jìn)行修正。在目前的條件下，一個(gè)工程在進(jìn)行碾壓混凝土施工之前都必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，其目的是：①檢驗(yàn)施工生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行和配套情況，落實(shí)施工管理措施；②檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室配合比對(duì)于施工設(shè)備的適應(yīng)性(包括可碾性、易密性和抗分離的性能)；③確定施工參數(shù)(包括鋪層厚度、碾壓遍數(shù)、施工層面允許間隔時(shí)間等)和冷縫處理措施等；④其他要求的試驗(yàn)研究。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)結(jié)果，必要時(shí)對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整，得出施工配合比。

2.2.2.2配合比參數(shù)

(1)水膠比

水膠比即混凝土中用水量與膠凝材料(水泥及摻合材料)的質(zhì)量比。根據(jù)已建35座碾壓混凝土壩的統(tǒng)計(jì)，水膠比的情況如表10。表10的資料顯示，中國(guó)碾壓混凝土的水膠比絕大多數(shù)在0.40～0.69范圍，0.50～0.59范圍內(nèi)占多數(shù)，平均水膠比為0.553。

表10 碾壓混凝土的水膠比情況(根據(jù)35個(gè)工程的75個(gè)配合比進(jìn)行的統(tǒng)計(jì))

(2)摻合料摻量

摻合料摻量是指膠凝材料中摻合料所占的比例。根據(jù)已建35座碾壓混凝土壩的統(tǒng)計(jì)，摻合料摻量的情況如表11。表11的資料顯示，中國(guó)碾壓混凝土的摻合料摻量絕大多數(shù)在30%～69%范圍，50%～69%范圍內(nèi)占大多數(shù)，摻合料的平均摻量為53.21%。

表11 碾壓混凝土的摻合料摻量情況(根據(jù)35個(gè)工程的75個(gè)配合比進(jìn)行的統(tǒng)計(jì))

(3)漿砂比

漿砂比是指碾壓混凝土中膠凝材料漿(水泥、摻合材料和水)與砂的質(zhì)量比。已建35座碾壓混凝土壩的漿砂比的情況如表12。表12的資料表明，中國(guó)碾壓混凝土的漿砂比絕大多數(shù)在0.30～0.49范圍，0.30～0.39范圍內(nèi)占大多數(shù)，漿砂比的平均值為0.371。

表12 碾壓混凝土的漿砂比的情況(根據(jù)35個(gè)工程的75個(gè)配合比進(jìn)行的統(tǒng)計(jì))

(4)砂率

砂率是指碾壓混凝土中砂子質(zhì)量占骨料質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。已建35座碾壓混凝土壩碾壓混凝土砂率的情況如表13。表13的資料表明，中國(guó)碾壓混凝土的砂率絕大多數(shù)在25%～40%范圍，30%～34%范圍內(nèi)占多數(shù)，砂率的平均值為33%。

表13 碾壓混凝土的砂率的情況(根據(jù)35個(gè)工程的75個(gè)配合比進(jìn)行的統(tǒng)計(jì))