对南水北调潮河、魏河渠道倒虹吸混凝土配合比试验的探讨

2015-01-10李明

建材与装饰 2015年24期

关键词：南水北调外加剂骨料

李明

（河南省石漫滩水库管理局）

对南水北调潮河、魏河渠道倒虹吸混凝土配合比试验的探讨

李明

（河南省石漫滩水库管理局）

潮河、魏河渠道倒虹吸位于南水北调中线工程郑州2段一标段内的总干渠上，为河渠交叉建筑物。混凝土总方量大、种类多，性能要求各异，前期混凝土配合比试验方案选择是影响工程顺利开展的前提，施工组织设计中应就配合比的试验设计选择进行总体规划。试验室的委托、原材料、半成品的优选、混凝土的技术指标要求等都与施工方案息息相关，该混凝土试验方案选择过程中的经验、教训可供类似工程参考借鉴。

潮、魏河倒虹吸；混凝土配比试验；试验方案

水利工程施工组织设计中，对混凝土试验一般只做概括性的质量标准要求，每个施工单位采用的原材料、半成品（业主供应除外）、施工工艺、设备各不相同，因此混凝土配合比的试验方案的选择，应按照业主的统一要求，由各家施工单位根据自身实际情况综合各种因素，合理地进行选择。针对混凝土试验过程中存在问题，相关专家提出了一些宝贵的经验，实际操作中试验方案的选择、试验室配合比与施工配合比的换算问题以及对混凝土配比试验过程的质量控制管理还存在很多不尽完善的地方，希望通过问题的提出与广大同行的探讨，达到抛砖引玉的目的。

1 工程概况

1.1 潮河倒虹吸

潮河渠道倒虹吸工程位于河南省郑州市管城区南曹乡毕河村南约300m处，工程区附近有乡村公路与郑州～南曹公路相通。倒虹吸进口渐变段起点桩号为总干渠SH（3）179+496.5，出口渐变段终点桩号为总干渠SH（3）179+835.5，建筑物总长339m，其中管身水平投影长165m。设计流量295m3/s，加大流量355m3/s，倒虹吸管身横向为4孔箱形钢筋混凝土结构，2联4孔，单孔尺寸7.0m×6.85m（宽×高）。

1.2 魏河倒虹吸

魏河渠道倒虹吸位于河南省郑州市管城区南曹乡苏庄村南，北距郑州市区约14km。倒虹吸起点为总干渠桩号SH（3）184+ 771.3，终点桩号为SH（3）185+120.3，建筑物总长349m，其中管身水平投影长180m。设计流量同潮河倒虹吸，倒虹吸管身横向为4孔箱形钢筋混凝土结构，2联4孔，单孔尺寸7.0m×6.7m（宽×高）。

2 原材料的选择与检测

2.1 水泥

依据就地选材的原则，选用运距较短实力较强的郑州天瑞水泥有限公司（中牟县白沙镇）生产的P.O.42.5散装水泥（集中拌和）和P.C.32.5袋装水泥（零星拌和）。对碱含量有特殊限制的，还应选择低碱水泥并最终验算单方混凝土中总碱含量是否超标。水泥强度一般应为混凝土强度等级的1.0～1.5倍为宜。其物理、化学性能指标检测结果应符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）标准。

2.2 粉煤灰

因倒虹吸结构属于大体积混凝土，为减少不利季节水泥水化热引起混凝土内外温差过大而导致各种裂缝的产生，必须掺加粉煤灰，选用前需根据已选用的水泥、外加剂种类进行相容性试验。本工程选用洛阳首龙集团有限公司粉煤灰开发分公司生产的Ⅰ级粉煤灰，其检测结果应符合《水工混凝土施工规范》（DL/ T5144-2001）标准。

2.3 骨料

使用的骨料应根据优质、经济、就地取材的原则进行选择。考虑到天然骨料成本大、运费高等因素，结合前期业主已经做过的较详细的勘察和论证，综合考虑，选用荥阳产的石灰岩质人工骨料料源。本工程选用细骨料选用瑞隆建材厂生产的0～5mm人工砂和千尺山石料厂生产的人工碎石。小石、中石规格分别为5～ 20mm、20～40mm，依据《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/ T5151-2001进行检测，其检测结果应符合《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）标准。

2.4 外加剂

对倒虹吸进出口渐变段、管身段、闸室、门槽二期等有耐久性要求的混凝土，必须掺用减水剂和引气剂。外加剂的选用时，在满足工期要求的前提下，可以提前选择两家以上产品送具有相应资质的检测中心，根据选用的水泥品种、原材料情况，试配优选出质优价廉的产品，具体选择方法可参照《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）附录A的混凝土外加剂对水泥的适应性检验方法。在工期紧或施工过程中出现特殊情况时，施工单位可在现场根据水泥净浆与外加剂掺配后的流动性试验，快速比选出性价比满足施工需要的水泥或外加剂品种。在价格相差不大前提下，一般选择外加剂掺量低、流动性大、流动性损失小的外加剂品种。

本工程选用的外加剂品种为北京瑞蒂斯建材有限公司生产的聚羧酸高效减水剂及引气剂。其检测结果符合《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）标准。

3 混凝土配合比试验

3.1 混凝土配制强度

按照《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）、《水工混凝土配合比设计规程》（DL/T5330-2005）南水北调相关的质量标准，结合施工单位的质量控制水平，为确保施工质量前提下，混凝土各强度等级的配制强度见表1。

表1 混凝土的配制强度

3.2 混凝土现场试拌方案

根据委托出混凝土配合比设计成果，正式使用前必须在监理人的见证下进行现场试拌，验证混凝土配合比结果的合理性。

3.3 混凝土试拌配合比

按照以上试验方案和试验参数进行试拌成型，试验、检测各部位混凝土的多项性能指标情况。

3.4 混凝土成型参数及其试验成果

按照试拌的混凝土配合比参数拌和并成型混凝土7d、28d抗压强度试件及28d抗渗、抗冻试件，试拌过程详细记录各种材料的用量及试验过程拌和物性能的详细情况。

3.5 试验成果分析

对各类混凝土试件28d抗压强度试拌结果可以进行试验成果回归分析，作为以后施工过程中混凝土质量动态控制的依据，结果见表2。

表2 28d混凝土抗压强度回归分析

4 施工配合比的管理与控制

4.1 施工配合比的管理

根据上述试拌验证及监理人批准配合比，整理出南水北调郑州2-1标倒虹吸混凝土试验室配合比一览表，详细记录每种配合比所用原材料种类、性能要求、使用部位等情况，表格样式详见表3。

4.2 混凝土施工配合比的控制

4.3 混凝土配比试验存在问题与现状

在混凝土拌合生产前或生产过程中，还存在试验检测方法和手段落后、时效性差、不规范、难于统一的状况。譬如对人工砂的表面含水率检测问题，行业规范中的饱和面干试模，目前市场还没有批量生产和出售及出台相关的质量标准，这样对原材料的检测结果就很难有一个正确的判别标准。对外加剂的性能检测需要一定周期，时效性很差，实际操作中与生产进度不协调。此外对水泥的检验没有强制要求进场快速检验，现场又没有充足的备用储罐，并很难分批次存放和验证，等发现问题有可能已经与合格批次混合在一起存放或使用的弊端。

5 结束语

在混凝土拌合生产前或生产过程中，根据检测出的原材料物理性能状况及拌合物的工作性能指标，对试验室配合比要进行计算和调整。具体可在电子表格内建立计算公式，可方便快捷地换算成实际的施工配合比，具体可依照南水北调中线干线建设管理局的《南水北调中线干线工程混凝土拌合物生产质量控制作业指导书》里的原材料检测和配料单计算的相关要求。

总之，随着科学技术的迅猛发展，将会有更多新型的建筑材料和先进的质量控制技术被运用到混凝土工程中。在新形势下，我们要坚持科技创新，坚持科学技术是第一生产力的原则，坚决杜绝盲干、蛮干的行为，以事实为依据、尊重科学，做好混凝土配合比试验设计的事前控制，把先进的科学技术成果更好地应用混凝土相关的建筑技术当中，为我国的建筑事业做出应有的贡献，这将更加有助于科技研发和混凝土的绿色低碳应用。