出机口和浇筑现场取样的混凝土抗压强度对比分析

(黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州 450003)

水工混凝土的技术指标要求较多，如抗压、抗渗、抗冻、极限拉伸值以及抗冲耐磨、抗侵蚀等，在混凝土配合比设计阶段，必须通过试验论证以达到设计指标，确定施工配合比。SL191—2008《水工混凝土结构设计规范》把立方体抗压强度标准值作为力学指标的基本代表值。在现场混凝土施工中，均以150mm立方体试件的抗压强度作为主要控制指标。由此可见抗压强度检测指标对混凝土工程施工起着关键作用[1]。

国家标准GB/T 50107—2010《混凝土强度检验评定标准》规定了混凝土试件应在浇筑地点抽取。考虑到水工混凝土施工输送距离较短、输送设备多种多样的特点，仍以出机口取样为主，浇筑地点取样应不少于出机口取样数量的1/10，强度评定时，浇筑地点及出机口的抽样试件强度具有同等效力[1]。虽然水工混凝土施工规范认可了浇筑地点及出机口的抽样试件强度具有同等效力，但是相关试验资料并不多，同时不同项目采取的取样方式不尽相同，中国葛洲坝集团公司的彭先齐针对埃塞俄比亚的泰克则水电站导流洞衬砌混凝土做过相关的对比试验，得出了搅拌车运输过程中，水灰比基本不变的前提下出机口和浇筑现场混凝土强度基本不变[2]。本文正是在此基础之上，结合龙背湾水电站工程混凝土施工过程的具体实例，对混凝土面板在浇筑过程及完成后的试验结果进行了归纳整理，对出机口和浇筑现场取样结果进行了进一步验证，充实试验数据上的空白，为其他水利工程混凝土的施工质量评定提供参考依据。

1 工程概述

龙背湾水电站工程位于湖北省十堰市竹山县柳林乡蒲溪二村，坝址位于堵河最大支流官渡河中下游，工程对外交通以公路为主，坝址右岸现有S236省道经过，距竹山县城约90km。枢纽以发电为主，兼顾航运、旅游开发等综合效益。本工程规模属大(2)型，工程等别为二等。由混凝土面板堆石坝工程、引水发电系统工程、溢洪道工程、发电厂房、放空洞工程等组成。水库正常蓄水位520.0m，水库最大库容8.3亿m3，电站总装机2×90MW，电站设计引用流量170.6m3/s。坝址以上流域面积2155km2，占官渡河流域面积的72.8%。

龙背湾水电站工程设混凝土拌和系统，为各施工单位提供成品混凝土供应，混凝土采用混凝土搅拌运输车运送，运输过程中采取遮掩保温措施，混凝土供应方在出机口取样，施工单位在浇筑现场取样。工程本身的这种特殊性，为分析出机口和浇筑现场取样的混凝土试块抗压强度结果提供了数据支撑。

2 施工配合比

混凝土配合比以容重法计算，二级配常态容重为2400kg/m3；混凝土配合比中的砂石骨料均以饱和面干为准，当原材料表面含水率发生变化时，混凝土单位用水量应做适当调整；常态混凝土出机口坍落度，二级配混凝土按30～70mm控制，若要求坍落度发生变化，每增减2cm坍落度，混凝土用水量相应增减5kg/m3；混凝土引气剂掺量根据二级配混凝土含气达到3.5～4.5%调整使用。混凝土面板施工配合比见表1。

表1 混凝土面板施工配合比

3 施工用原材料

配合比试验采用P·O42.5水泥，粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰；细骨料及粗骨料均采用人工砂及碎石，细骨料细度模数为2.78。通常情况下，相同体积中重量最大、空隙率最小的骨料配比为最佳级配，本配合比粗骨料最佳级配为中石∶小石=55∶45，其振实状态下的密度和孔隙率分别为1760kg/m3和36%；减水剂采用NWR缓凝高效减水剂，密实剂、抗裂剂采用SDA硅质密实剂及CAL氧化镁复合型抗裂剂，外加剂相关检测结果详见表2～表5；混凝土拌和用水均采用生活用水，以上材料在配合比试验前均经过检验，检验结果均满足相关规范要求。

表2 减水剂品质检验结果

表3 引气剂品质检验结果

表4 密实剂品质指标

表5 抗裂剂品质指标

4 混凝土配制强度

依据《水工混凝土配合比设计规程》(DL/T5330—2005)，混凝土配制强度按下式计算:

fcu，o=fcu，k+tσ

式中fcu，o——混凝土配制强度，MPa；

fcu，k——混凝土设计强度，MPa；

t——概率度系数；当设计龄期为28d时，抗压强度保证率P为95%。

σ——混凝土强度标准差，标准差σ值见表6。

表6 标准差σ值

依据设计要求大坝面板混凝土设计标号为C30二级配混凝土，混凝土配置强度见表7。

表7 混凝土配制强度

5 面板C30混凝土出机口及浇筑现场取样的混凝土试件抗压强度对比分析

为保证数据的准确性，本次分析主要以混凝土面板堆石坝施工过程中出机口和浇筑现场的取样数据为基础。因为面板在浇筑过程中是连续的、不间断的，在此期间混凝土拌和系统主要是为面板混凝土供料，其混凝土拌和物的均匀性较宜保证，并且每次试验前均对混凝土坍落度进行测试，不符合要求的均作不合格料处理。同时由于面板混凝土是分三期浇筑，因此分别对三期的数据进行对比分析(如表8所列)，更具有针对性、比较性，这也是本工程区别于其他工程的一大特点，试验数据相比其他工程更具有代表性。

表8 混凝土试件抗压强度对比试验结果(一)

从表中数据可以看出，由于混凝土取样的随机性，出机口与浇筑现场取样混凝土强度值有一定的误差，但是整体变化不大，强度保证率均在95%以上，根据《水利水电工程施工质量检验与评定规程》(SL 176—2007)，混凝土质量评定标准均为优良。

6 出机口和浇筑现场取样的混凝土试件抗压强度进一步分析

表8中的数据反映了面板混凝土抗压强度在整个浇筑过程中，出机口和浇筑现场取样的变化特性，但是鉴于本工程的特殊性，混凝土拌和与浇筑不是同一个单位，拌和单位在出机口随机取样，浇筑单位在浇筑现场随机取样，所以，为了更准确地反映两者之间的关系，在混凝土浇筑过程中，针对同一辆罐车两个施工单位在一段时间内分别在出机口和浇筑现场取样，试验结果如表9所列。

表9 混凝土试件抗压强度对比试验结果(二)

从上表中针对同一罐车在出机口及浇筑现场的混凝土抗压强度数据可以看出，混凝土抗压强度的平均值、标准差、离差系数基本一致，所以可以得出：出机口和浇筑现场取样对混凝土抗压强度值的影响很小，验证了表8中数据得出的结论。但是由于在施工过程中，双方针对同一罐车同时取样的实施难度较大，所以本次试验取样的数量偏少，但是表8中整个施工过程的数据，能基本反应所得结论的准确性；同时，本次出机口取样采取的是振动台成型，浇筑现场采取的是人工插捣成型，均按照《水工混凝土试验规程》(SL 352—2006)要求成型，拆模后均进行了标准养护，所以还可以从侧面得出：两种混凝土成型方法也不会对混凝土强度产生较大影响，在工程实践中可以放心使用。

7 结 语

由于本工程的特殊性，混凝土拌和与浇筑为两个施工单位，为了控制混凝土的施工质量，本工程要求两家单位均对混凝土进行取样，且保证取样频次满足规范要求，但是在后期单元工程、分部工程，及单位工程验收过程中，其中一方的试验数据已经满足规范要求，并且在验收过程中只使用了一方的数据，另一方的数据仅仅作为参考，从而在无形中浪费了大量的人力物力，所以本文认为如果有类似本工程的特殊情况，在施工过程中混凝土的出机口和浇筑现场取样总数满足规范要求即可，不必在出机口和浇筑现场同时取大量试件，造成资源浪费，因为出机口和浇筑现场混凝土试块强度变化不大，在质量评定时具有同等效力这一结论已经得到广泛认可。

通过龙背湾水电站面板混凝土施工过程中出机口和浇筑现场混凝土抗压强度对比试验，得到如下结论：

a.出机口和浇筑现场成型的混凝土试块抗压强度值基本一致，在质量评定时具有同等效力。

b.振动台成型与人工插捣成型对混凝土抗压强度值影响不大，在施工现场两种方法可以互补使用。

c.针对混凝土拌和与浇筑独立的工程，两者取样可以相互结合，试验数据共同作为工程验收依据，节约资源，提高效率。