七一水库防墙塑性混凝配合比设计及试验检测

文摘 2025-01-11 07:03 河南

1　工程概况

七一水库始建于1973年，水库总库容59.71万m³，其中：兴利库容49.29万m³，调洪库容10.42万m³，属小（Ⅱ）型规模。扩建后水库总库容246万m³，兴利库容171.5万m³，死水位库容42.0万m³。大坝坝型为土石坝，坝顶宽6.0m，坝长305m，坝高42.3m，高程1864.100m，为小（Ⅰ）型水库工程，工程等别为Ⅳ等。枢纽区主要建筑物拦河坝、输水（导流）隧洞和溢洪道为4级建筑物，渠系建筑物及临时建筑物为5级。

现状水库枢纽建筑物：大坝坝型为均质土坝，最大坝高21.5m，坝顶高程1849.500m，坝顶长121m，坝顶宽7.0m，坝基防渗型式为截水槽。涵洞位于大坝右坝肩，洞型式为浆砌石城门洞型涵洞，全长120m，断面尺寸0.8m×1.3m，最大出流量2.0m³/s。

扩建后工程布置及主要建筑物：大坝坝型为黏土均质坝，采用下游培厚方式扩建。水库扩建后总库容246万m³，坝高42.3m，坝顶高程1864.100m，坝顶宽6.00m，坝顶长308m。水库为小（Ｉ）水库工程，工程等级为Ⅳ等。

2　混凝土配合比设计依据

根据工程需求，结构形式、施工条件和原材料状况确定混凝土各组成材料的用量，配置既满足工作性能、又满足强度及耐久性等要求的混凝土配合比。按照水工混凝土配合比设计原则和程序，以满足设计和施工要求为前提。主要根据以下标准和规范、规程进行试配。

3　混凝土设计技术指标

塑性混凝土作为防渗墙中的混凝土，要求具有低强度、低弹模、半透水的特性，考虑防渗墙的施工需要，塑性混凝土总的原则是低强度、低弹模、适当的渗透性，并易于成型方便施工。

本工程塑性混凝土设计强度为C15W6，其中相对渗透系数为Ｋ≤1.0×10^-7Cm/s，弹性模量为13500～18000MPa，抗压强度为≥15MPa，抗渗等级为W6，扩散度为340～380mm，坍落度为180～210mm。

3.1　配合比中间产品、原材料及水胶比的确定

3.1.1　原材料

1）水泥　采用各项指标均满足规范要求及设计技术要求的P·O42.5水泥进行配合比试验。

2）膨润土　采用各项指标均满足规范要求及设计技术要求的膨润土进行配合比试验，经配和比试验，膨润土的掺量确定为掺量15%。

3）外加剂　采用各项指标均满足规范要求及设计技术要求的缓凝高效减水剂进行配合比试验，经配合比试验，减水剂掺量确定为1.0%。

4）拌合用水　采用各项指标均满足规范要求及设计技术要求的水库河水进行配合比试验，经试验最终用水量确定为230kg/m³。

5）经过上述试验最终确定水胶比为0.57。

3.1.2　中间产品

1）细骨料　采用级配为0.16～5mm且各项指标均满足规范要求及设计技术要求的人工砂进行配合比试验，经配合比试验最终砂率确定为55%。

2）粗骨料　采用级配为5～40mm且各项指标均满足规范要求及设计技术要求的碎石进行配合比试验。

3.2　混凝土配制强度

由于考虑到施工中施工质量的不均匀性，在配合比试验时，为确保所配制的混凝土施工配合比，在施工中均匀性改变时，能够使混凝土的各项技术指标满足设计要求，根据DL/T5330-2015《水工混凝土配合比设计规程》、SL174-2014《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》、SL/T352-2020《水工混凝土试验规程》的要求，混凝土的配制强度按下式计算：

式中：f_cu,0为混凝土的施工配制强度（MPa）；f_cu,k为设计的混凝土强度标准值，MPa；t为概率度系数，概率度系数ｔ与按保证率Ｐ的关系，根据规范查表，保证率P＝95%选定，概率度系数ｔ取值为1.65；C_v为混凝土强度的离差系数（MPa），根据规范查表。

由于本工程无实测数据C15W6塑性混凝土强度标的离差系数C_v取值参照《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》进行确定，取0.23MPa。综合各种影响因素，经计算C15W6塑性混凝土的施工配制强为24.19MPa。

3.3　混凝土配合比试验

1）混凝土配合比原材料常规试验检测配合比所使用砂石骨料均为饱和面干状态，试配前对砂石骨料进行常规检验，包括混凝土配合比拌合物温度的记录，砂石骨料常规检验及混凝土配合比拌合物的温度，如表1所示。

2）混凝土配合比拌合物性能检验检测

按表1所示混凝土的材料用量进行计算，试拌120L混凝土，进行混凝土的拌合性能检测，主要是混凝土的坍落度、扩张度、湿密度、含砂、析水、棍度等，对混凝土配合比参数进行适当调整，以满足设计和施工的需要。

3）混凝土配合比物理力学性能检验检测将满足设计和施工要求的混凝土进行立方体抗压强度标准试件的制作，进行7，28d混凝土抗压、抗渗试验，通过试验得出混凝土配合比试验成果如表2所示。

通过表2提供的数据进行线性回归分析，得到混凝土的水胶比与强度关系式，其混凝土水胶比与强度关系曲线，如图1所示。

混凝土的水胶比与强度关系式：

f_cu,7＝－63W/C＋53.233，R²＝0.9999

f_cu,28＝－73W/C＋65.867，R²＝0.9984

经试验所得水胶比与强度关系式线性相关，可以用于混凝土的配合比的确定。经过上述试验最终确定水胶比为0.57。

3.4　混凝土配合比确定

由前述混凝土配制强度值，根据混凝土水胶比与抗压强度关系式计算混凝土的水胶比，得到符合设计技术要求、规程规范和满足施工要求的配合比。混凝土实测密度比较接近2400kg/m³，每方混凝土中各种材料用量不作调整。C15W6塑性混凝土配合比及每方混凝土中各种材料用量如表3所示。

4　过程控制

1）施工过程中施工应加强骨料的跟踪检测，及时掌握骨料的变化情况，对施工配合比用量进行调整，使调整后的材料用量符合配合比设计用量，重点控制细骨料的表面含水率及骨料的超逊径含量调整。

2）现场施工严格控制水胶比，以确保浇筑的混凝土能满足设计要求的各项技术指标，重点控制混凝土出机口的坍落度及扩散度。

3）在施工过程中做好现场质量控制与检验，按设计要求及时进行各项控制指标检测，及时将检测数据反馈到试验室。

5　结语

七一水库顺利完成防渗墙施工，防渗墙塑性混凝土抗压强度、相对渗透系数、弹性模量、抗渗等级、扩散度、坍落度、等各项指标满足设计及规范要求，完成防渗芯墙共计23个槽段，塑性混凝土浇筑工程量共计3129m³，单元工程一次性验收全部合格，质量评定合格（优良），获得业主、监理等单位一致好评。

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