砌石重力坝防渗混凝土面板配合比的设计

李运福 阳运青（衡阳市水利水电规划设计院 衡阳市 421001）

砌石重力坝防渗混凝土面板配合比的设计

李运福 阳运青
（衡阳市水利水电规划设计院 衡阳市 421001）

为保证兴隆水库防渗混凝土面板工程质量，满足设计防渗W6的要求。对该防渗混凝土面板工程使用C25标号的混凝土配合比进行试验。通过现场原材料试验，对试验成果进行汇总、分析，取得符合设计防渗及结构安全要求的混凝土配合比。

兴隆水库 防渗混凝土面板 混凝土配合比 设计 试验

1 工程概况

南岳兴隆水库枢纽工程位于湖南省衡阳市南岳区的兴隆村境内，属湘江支流。兴隆水库具有供水、防洪抗旱等多项功能与效益，大坝为砌石重力坝，胶结材料为C15细石混凝土，最大坝高53.3 m，坝顶轴长260 m，正常库容277万m3，总库容294万m3，溢洪道堰顶控制段宽度21 m，4.2 m×5孔，下游挑流鼻坎宽16 m，坝顶高程180.00 m，防渗混凝土面板齿槽深入花岗岩内2 m。工程由衡阳市水利水电规划设计院设计，2012年竣工。

防渗混凝土面板应具有所处部位的工作条件，分别满足抗压、抗渗、抗冻、抗裂、抗拉、抗冲、耐磨、抗风化和抗侵蚀等设计要求。因此在选择混凝土的配合比时，混凝土必须符合规范规定的设计要求，并应满足施工和易性的要求。为保证混凝土面板的质量，工程所用混凝土的配合比必须通过试验确定。南岳区水利农机局委托常德市精诚水利工程质量检测站有限公司，对该工程采用的C25混凝土面板的混凝土配合比进行了试验。附图为非溢流坝段典型断面图。

附图 非溢流坝段典型断面图（单位：cm）

2 混凝土配合比的设计

2.1 设计混凝土配合比的任务

设计混凝土配合比的任务就是要根据原材料的技术性能及施工条件，合理选择原材料，并确定出能满足工程所要求的技术经济指标的各项组成材料的用量。在进行混凝土配合比设计时应充分体现安全可靠、经济合理的原则，在满足设计指标的情况下，同时考虑混凝土的和易性，便于施工。

2.2 设计混凝土配合比的基本要求

设计混凝土配合比的基本要求是满足混凝土结构设计的强度等级C25；满足施工所要求的混凝土拌合物的级配、和易性、坍落度等技术要求，其级配为二级配，坍落度为（8～10）cm；满足如抗冻等级、抗渗等级、抗侵蚀性等技术性能，其中抗冻等级为F50，抗渗等级为W6【1】。

2.3 设计混凝土配合比的方法及成果

设计混凝土配合比采用绝对体积法计算单位体积混凝土各项材料用量，粗、细骨料均已饱和面干状态为准。

依照DL/T 5144-2001《水工混凝土施工规范》【4】（以下简称 “规范”）与 DL/T 5330-2005《水工混凝土配合比设计规程》【3】进行混凝土配合比设计。

配制强度公式:fcu0=fcuk+tσ

式中 fcu0——混凝土的配制强度（MPa）；

fcuk——混凝土设计龄期的强度标准值（MPa）；

t——概率度系数，依据保证率P选定，其值见“规范”附录A表A1；

σ——混凝土强度标准差（MPa），参照 “规范”表6.0.2选用，为4.5。

根据DL/T 5330-2005《水工混凝土配合比设计规程》【3】要求，C25混凝土强度的保证率为95%，由表A1查得保证率系数t=1.645。

由上式计算出C25混凝土配制强度为30.50MPa。

3 混凝土配合比的试验

3.1 试验的目的

混凝土配合比试验研究，就是利用工程实际所用的符合技术要求的原材料，在满足施工和易性和设计指标的情况下，通过试验确定原材料之间的比例关系，更重要的是选用工程需要的混凝土外加剂品种、掺量，以及合适的掺合料品种及掺量，来改善混凝土的性能，降低混凝土的造价，以达到经济合理的目的【2】。从而选出满足设计要求，施工性能良好，能够保证工程质量的最佳混凝土配合比。

3.2 混凝土原材料的试验

水泥采用株洲华新厂生产的堡垒牌P.O32.5普通硅酸盐水泥，经检验其物理、力学性能均能满足GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》中技术指标要求，检验结果见表1、表2。

表1 水泥物理性能检验结果

表2 水泥力学性能检验结果 MPa

细骨料为中砂，其检验结果见表3。

表3 细骨料物理性能检验结果

粗骨料为质地坚硬的天然卵石，其检验结果见表 4。由检验结果可知，除小石超径和中石逊径超标外（施工中配合比可进行调整），其余各项指标均满足“规范【4】”要求。试验所采用不同粒径的石子比例：粒径（5～20）mm占45%；粒径（20～40）mm占55%。

表4 粗骨料物理性能检验结果

3.3 混凝土配合比抗压试验（表5）

表5 混凝土配合比抗压试验结果

3.4 混凝土配合比抗渗试验

经检验，A-2和A-3配合比的两组试件均在0.6 MPa水压下不透水，满足防渗等级W6的设计要求，考虑该水库大坝的实际施工对拌合物的和易性及造价要求，取用A-2组的配合比作混凝土面板的施工配合比。

4 结 语

通过对设计混凝土配合比的试验，得出既符合设计要求又保证结构安全的混凝土配合比，改变长期以来依靠经验使用未经试验的配合比的状况，对保证混凝土的质量提供了理论依据和技术标准。在工程施工中运用，可以充分保证混凝土的技术性能，节约原材料的用量，有显著的经济效益。

[1]SL 25-2006.砌石坝设计规范[S].

[2]SL/191-2008.水工混凝土结构设计规范[S].

[3]DL/T 5330-2005.水工混凝土配合比设计规程[S].

[4]DL/T 5144-2001.水工混凝土施工规范[S].

[5]张昀青，武秀丽，等.大坝防渗心墙高性能混凝土的试验研究及应用[J].水利学报，2004，（4）.

[6]冯乃谦.实用混凝土大全[M]北京：北京科学出版社，2001.

表2 爆破监测成果表 cm/s

5 结 语

放水洞在开挖过程中采用控制爆破技术，经过检测，大坝防渗帷幕、地下厂房、引水发电洞及堵头本身混凝土安全震动速度全部满足设计要求，爆破后对周边混凝土没有产生影响，确保电站安全运行。另外，开挖过程中严格控制开挖质量，开挖爆破孔残留率89%，表面局部不平整度小于8 cm，最大起伏差不超过10 cm，断面测量成果表明无局部欠挖，平均超挖5 cm，最大超挖10 cm。开挖总时间由原来的50 d缩减为42 d，提前完成开挖任务，为后期其他项目施工争取了宝贵时间。

（收稿日期：2016-05-21）

2016-05-14）

李运福（1980－），男，湖北枣阳人，大学本科，工程师，从事水利工程设计、工程管理工作；阳运青（1973－），男，湖南衡南人，高级工程师，从事水利工程设计、工程管理工作，现任衡阳市水利水电规划设计院副院长。