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戈枕水利樞紐工程混凝土施工配合比的優(yōu)化

文檔作者：周繼紅文檔來源：葛洲壩集團第一工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年12月30日
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上一篇：凝灰?guī)r制備碾壓混凝土人工砂石骨料的難點…

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２０１４ 年第２ 期
２０１４ Ｎｕｍｂｅｒ ２
水電與新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
總第１１５ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１１５
文章編號：１６７１ －３３５４（２０１４）０２ －０００９ －０４
收稿日期：２０１３ －１０ －２６ 作者簡介：周繼紅，男，高級工程師，主要從事水利水電工程施工及管理工作。
戈枕水利樞紐工程混凝土施工配合比的優(yōu)化
周繼紅
（葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北宜昌?。矗矗常埃埃玻?
摘要：戈枕水利樞紐工程通過優(yōu)化調(diào)整混凝土施工配合比，改變了混凝土觀感，降低了單方成本，有效延緩并降低了壩
體內(nèi)部混凝土水泥水化熱溫升。通過工程實例，強調(diào)了優(yōu)化混凝土施工配合比的重要性。
關(guān)鍵詞：戈枕水利樞紐；混凝土配合比；優(yōu)化
中圖分類號：ＴＶ５２２　　　文獻標志碼：Ａ
Optimization Technique of Concrete Mix Proportion in Gezhen Hydro-Junction
ＺＨＯＵ Ｊｉｈｏｎｇ
（Ｃｈｉｎａ Ｇｅｚｈｏｕｂａ Ｇｒｏｕｐ Ｎｏ．１ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ Ｇｅｚｈｅｎ Ｈｙｄｒｏ -Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｉｓ ｃｈａｎｇｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｕｎｉｔ ｃｏｓｔ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔｌｙ， ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｒｉｓｉｎｇ ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ｄａｍ ｂｏｄｙ ｄｕｅ ｔｏ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｉｓ ｐｏｓｔｐｏｎｅｄ ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ．Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｓｈｏｗｎ．
Key words： Ｇｅｚｈｅｎ Ｈｙｄｒｏ-Ｊｕｎｃｔｉｏｎ； Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｉｘ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ； Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
　　戈枕水利樞紐工程是大廣壩水利水電二期（灌
區(qū)）工程，主要建筑物有擋水建筑物、泄水建筑物、戈
枕電站進水口及廠房、昌干渠和中干渠合并進水口、低
干渠進水口及渠首電站等。工程于２００７ 年２ 月２６ 日
正式開工， ２００９ 年１２ 月３１ 日完工，澆筑混凝土４４．９
萬ｍ３ ，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益，其中混凝土施
工配合比的優(yōu)化調(diào)整起到了十分重要的作用。
１　原材料情況
１）水泥。戈枕樞紐工程選用國投海南水泥有限
公司生產(chǎn)的“海島”牌Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ 水泥和Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 水
泥，其物理性能檢驗結(jié)果見表１，化學成分成果見表２。
表１　水泥物理檢驗成果表
名稱細度／％ 標稠／％ 安定性
凝結(jié)時間／ｈ：ｍｉｎ
初凝終凝
抗折強度／ＭＰａ
３ ｄ ２８ ｄ
抗壓強度／ＭＰａ
３ ｄ ２８ ｄ
海島Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ ０．４ － 合格 ２：２８ ３：３６ ３．９ ６．６ １９．８ ４１．５ 海島Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ ０．３ － 合格 ２：０１ ３：１４ ６．４ ８．０ ２９．６ ５３．７ 表２　化學成分檢測成果表
名稱燒失量／％ ＳＯ３ ／％ ＭｇＯ／％ 比重
海島Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ ４．１２ ２．３４ ３．１２ ２．９５ 海島Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ ２．２５ ２．７７ １．０５ ３．１０ 　　檢測結(jié)果表明，“海島”牌Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ 水泥細度平
均值０．４％，３ ｄ 抗壓強度平均值１９．８ ＭＰａ，２８ ｄ 抗壓
強度平均４１．５ ＭＰａ；“海島”牌Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 水泥細度平
均值０．３％，３ ｄ 抗壓強度平均值２９．６ ＭＰａ，２８ ｄ 抗壓
強度平均５４．７ ＭＰａ；兩種水泥各項技術(shù)性能良好，質(zhì)
９
水電與新能源２０１４ 年第２ 期
量穩(wěn)定，富裕強度較高。
２）粉煤灰。粉煤灰是混凝土的主要摻合料之一，
混凝土中摻入粉煤灰可起到節(jié)約水泥、降低混凝土內(nèi)
部水泥水化熱溫升、提高抗?jié)B等級等作用。配合比試
驗選用?？隈R村電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，其品質(zhì)指標
滿足相關(guān)規(guī)范要求，物理性能檢測指標見表３。
表３　粉煤灰物理性能檢測表
項目等級
細度
／％
燒失
量／％
需水
比／％
三氧化
硫／％ 比重
海口馬村電廠 Ⅱ １９．６ ５．０ １０４ ２．１ ２．１５ 　?。常┘毠橇稀＜毠橇蠟椴烊缓由?，為Ⅱ區(qū)中
砂，顆粒級配良好，細度模數(shù)適中，品質(zhì)符合國家相關(guān)
標準，檢測成果見表４。
４）粗骨料。粗骨料為人工碎石，系昌化江天然花
崗片麻巖，經(jīng)人工砂石系統(tǒng)破碎加工、分級篩洗而成，
其品質(zhì)符合相關(guān)規(guī)范要求，各項檢測指標見表５。
５）外加劑?；炷林惺褂猛饧觿?，能降低用水量
和節(jié)約水泥，有利于延緩水泥水化熱升溫和溫控防裂，
并有明顯改善混凝土各項性能等作用。
戈枕樞紐工程地處亞熱帶地區(qū)，長年高溫，延長混
凝土初凝時間，提高混凝土和易性，加強施工可操作性
是選擇外加劑的重要條件。為此，試驗室分別選用山
西黃騰ＵＮＦ －３ 緩凝高效減水劑和江蘇蘇博特ＪＭ －
Ⅱ混凝土高效增強劑進行對比試驗。對比試驗結(jié)果表
明：ＪＭ －Ⅱ綜合性能較好，ＵＮＦ －３ 也可滿足設(shè)計要
求。試驗和施工時，選用江蘇蘇博特為主供貨商。外
加劑性能檢測成果見表６。
表４　細骨料顆粒級配
篩孔尺寸／ｍｍ １０ ５ ２．５ １．２５ ０．６３ ０．３１５ ０．１６ ０．０８ 篩底 實測累計篩余 ０ ６．３ ２０．２ ３０．７ ５４．４ ９０．８ ９８．７ － １００ 細度模數(shù) ２．８１ 評定 Ⅱ中砂 表５　粗骨料物理性能檢測成果表
檢測項目
表觀密度
／（ｋｇ· ｍ－３ ）
飽和面干比重
／（ｋｇ· ｍ－３ ）
壓碎值
／％
針片狀含量
／％
吸水率／％
５ ～２０ ２０ ～４０ ４０ ～８０ 檢測結(jié)果 ２ ７１８ ２ ６９８ ６．６ ３．２ ０．６ ０．４６ ０．４０ 表６　外加劑性能檢測成果表
外加劑型號
凈漿流動度
（ｗ／ｃ ＝０．２９）／ｍｍ 減水率
／％
泌水比
／％
摻量
／％
凝結(jié)時間／（ｈ：ｍｉｎ）
初凝終凝
抗壓強度比／％
３ ｄ ７ ｄ ２８ ｄ
基準混凝土 － － － ０ ３：５５ ５：１０ １００ １００ １００ ＪＭ －Ⅱ ２２８ １９．８ ７５ ０．６ ７：２５ ９：５５ １５５ １７０ １３５ ＵＮＦ－３ ２２９ １９．０ ７９ ０．６ ７：１５ ９：４０ １５０ １６５ １２６ ２　混凝土配合比設(shè)計［１ －４］
２００７ 年５ 月１ 日至６ 月１５ 日，在招投標基準配合
比的基礎(chǔ)上，試驗室采用高摻粉煤灰［４］ 的方式、完成
了混凝土施工配合比的設(shè)計與試驗，成果見表７，經(jīng)專
家組和監(jiān)理工程師批準后應(yīng)用于工程施工。第一階段
施工配合比共成型抗壓試塊７１６ 組，檢測統(tǒng)計成果見
表８。分析表明：該階段混凝土生產(chǎn)水平優(yōu)良，但超強
較普遍，配合比還有一定的優(yōu)化空間。
為降低并延緩混凝土的前期水化溫升，改善混凝
土的性能，進一步節(jié)約成本，試驗室于２００７ 年９ 月３０
日至１１ 月１０ 日對混凝土施工配合比再次進行了優(yōu)
化［３］ 調(diào)整。
１０
周繼紅：戈枕水利樞紐工程混凝土施工配合比的優(yōu)化２０１４ 年２ 月
表７　第一階段混凝土施工配合比
水泥標號使用部位設(shè)計強度
水
膠
比
每１ ｍ３ 混凝土材料用量／ｋｇ
外加劑水
膠凝材料
水泥粉煤灰摻配比／％ 砂
碎石／ｍｍ
５ ～２０ ２０ ～４０ ４０ ～８０ Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ 上游圍堰縱向圍堰 Ｃ９０１０ ０．７２ １．１０ １３２ １１９ ６４ ３４．９７ ７１１ ４２２ ２８１ ７０３ Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ 溢流堰下部非溢流壩段 Ｃ９０１５ ０．６０ １．３５ １３５ １４８ ７６ ３３．９３ ６７５ ４１９ ２７９ ６９８ Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ 左導墻２４．０ ｍ 以下 Ｃ９０２０ ０．５５ １．５３ １４０ １７９ ７６ ２９．８０ ６４２ ４１６ ２７８ ６９４ Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 溢流堰面、護坦
導墻、壩體導流
底孔周邊２ ｍ
Ｃ２８２５ ０．４８ １．７４ １４０ ２３２ ５８ ２０．００ ６１３ ４１７ ２７８ ６９５ Ｃ２８２５ ０．５０ １．８２ １５２ ２６４ ５０ １５．９２ ６８７ ６２２ ６２２ － Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 閘墩（牛腿以上） Ｃ２８３０ ０．４５ １．７８ ３３ ２６６ ３０ １０．１３ ６１５ ３４５ ３４５ ６９１ Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 閘墩、牛腿溝梁 Ｃ２８３０ ０．４５ １．９８ １４９ ２９８ ３３ ９．９７ ６７２ ６２４ ６２４ － 注：①外加劑為ＵＮＦ －３ 高效緩凝減水劑，摻量為膠凝材料的０．６％；②粉煤灰為Ⅱ級灰；③砂石骨料以飽和面干為基準。
表８　第一階段配合比混凝土抗壓強度檢驗值統(tǒng)計成果表
強度等級組數(shù)
最大值
／ＭＰａ
最小值
／ＭＰａ
平均值
／ＭＰａ
標準差
σ
離差系數(shù)
t
Ｃ９０１０／３ １１９ １６．４ ９．９ １２．８ １．７３ ０．１３５ Ｃ９０１５／３ ３３８ ２８．７ １６．３ ２１．２ １．１７ ０．０５５ Ｃ９０２０／３ １１９ ３３．５ ２１．４ ２８．３ ２．５７ ０．０９１ Ｃ２８２５／３ ６１２ ３６．０ ２４．８ ３０．０ ２．０７ ０．０６９ Ｃ２８２５／２ １８９ ３４．９ ２６．２ ３０．２ １．８２ ０．０６０ Ｃ２８３０／３ ５７ ４６．４ ３４．７ ４０．９ ２．１０ ０．０５１ ３　混凝土配合比的優(yōu)化［４ －６］
１）優(yōu)化目的與思路。戈枕樞紐混凝土施工配合
比再次優(yōu)化，其一是為了進一步減少單方混凝土膠材
用量、降低由于水泥水化熱引起的負效應(yīng)；其二是解決
戈枕砂石系統(tǒng)的附產(chǎn)品、近６ 萬方人工石屑［５ －６］ 的利
用問題，以減少有限的工程用地的占壓，避免資源浪
費；其三是進一步降低成本。
為此，第二階段施工配合比仍保持高摻粉煤灰原
則不變，在溢流堰下部和非溢流壩段使用的Ｃ１５／３ 混
凝土、廠壩導墻２４．０ ｍ 高程以下使用的Ｃ２０／３ 混凝土
中摻入１５％的人工石屑；同時，對溢流壩閘墩進行部
位細化，增加閘墩牛腿４３．０ ｍ 高程以下９０ ｄ 齡期的
Ｃ３０／３ 混凝土，以有效減少該部位水泥水化熱溫升引
起的溫度裂縫的產(chǎn)生。
２）執(zhí)行標準?；炷潦┕づ浜媳葍?yōu)化依據(jù)的標
準主要有：枟水工混凝土施工規(guī)范枠（ＤＬ／Ｔ５１４４ －
２００１）、枟水工混凝土試驗規(guī)程枠（ＤＬ／Ｔ５１５０ －２００１）、
枟通用硅酸鹽水泥枠（ＧＢ１７５ －２００７）、枟水工混凝土外
加劑技術(shù)規(guī)程枠（ＤＬ／Ｔ５１００ －１９９９）、枟水工砼摻用粉
煤灰技術(shù)規(guī)范枠（ＤＬ／Ｔ５０５５ －２００５）。
３）優(yōu)化結(jié)果。配合比優(yōu)化試驗除在部分混凝土
中增加人工石屑外，其他原材料與第一階段所使用原
材料相同。成果經(jīng)專家組和監(jiān)理工程師批準后用于工
程施工，澆筑混凝土２１．６９ 萬ｍ３ ，混凝土內(nèi)實外光，觀
感良好。
壩體內(nèi)部溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示：壩體內(nèi)部
溫度一般在混凝土澆筑后２ ～５ ｄ 出現(xiàn)高峰值，并隨著
水泥水化熱過程的逐漸消散趨于穩(wěn)定。戈枕水利樞紐
工程壩體內(nèi)部溫度第一階段峰值在２ ～３ ｄ 內(nèi)出現(xiàn)、最
高峰值４８．３５℃，第二階段峰值在３ ～５ ｄ 內(nèi)出現(xiàn)、最高
峰值４５．５５℃，明顯延緩并降低了壩體內(nèi)部溫度。
第二階段混凝土配合比優(yōu)化試驗成果見表９，現(xiàn)
場混凝土抗壓強度檢測值統(tǒng)計成果見表１０。依據(jù)枟水
工混凝土施工規(guī)范枠評定標準分析，該階段混凝土生
產(chǎn)水平屬于優(yōu)秀等級；依據(jù)枟水利水電水工建筑物工
程質(zhì)量評定標準枠，該階段混凝土質(zhì)量屬于優(yōu)良等級。
１ １
水電與新能源２０１４ 年第２ 期
４　結(jié)　語
戈枕水利樞紐工程進行了前后兩個階段的混凝土
施工配合比優(yōu)化調(diào)整，共節(jié)約膠凝材料費２２０ 萬元，其
中第一階段近６４ 萬元，第二階段近１５５ 萬元。
戈枕水利樞紐工程混凝土施工配合比的試驗優(yōu)化
調(diào)整，不僅降低了混凝土單方成本，還改變了混凝土觀
感、延緩并降低了壩體內(nèi)部水泥水化熱溫升。
工程實踐中，應(yīng)針對不同情況進行混凝土施工配
合比的優(yōu)化調(diào)整，力求做到技術(shù)可行，經(jīng)濟合理。
表９　第二階段混凝土優(yōu)化配合比
水泥標號使用部位
設(shè)計
強度
水
膠
比
每１ ｍ３ 混凝土材料用量／ｋｇ
外加劑水
膠凝材料
水泥粉煤灰摻配比／％ 天然砂石屑
碎石／ｍｍ
５ ～２０ ２０ ～４０ ４０ ～８０ Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ 溢流堰下部
非溢流壩段Ｃ９０１５／３ ０．６０ １．０９ １３０ １５２ ６５ ２９．９５ ６２０ １０９ ４０６ ４０６ ５４２ Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ 左導墻２４．０ ｍ 以下 Ｃ９０２０／３ ０．５５ １．１９ １３０ １６７ ７１ ２９．８３ ５９６ １０５ ４０９ ４０９ ５４４ Ｐ．Ｏ３２．５Ｒ 廠房４８ ｍ以下 Ｃ２８２０／３ ０．５５ １．２１ １３２ ２０５ ３６ １４．９４ ６７９ － ４１３ ４１３ ５５２ Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 閘墩（牛腿以下） Ｃ９０３０／３ ０．４５ １．６０ １２０ ２２６ ４０ １５．０３ ６５４ － ４１７ ４１７ ５５６ Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 閘墩（牛腿以上） Ｃ２８３０／３ ０．４３ １．７２ １２２ ２４４ ４３ １４．９８ ６４７ － ４１２ ４１２ ５５０ Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 閘墩、牛腿溝梁 Ｃ２８３０／２ ０．４３ １．９０ １３５ ２６９ ４８ １５．１４ ６８２ － ６３３ ６３３ － Ｐ．Ｏ４２．５Ｒ 門機梁、公路橋梁 Ｃ２８４０／２ ０．３５ ２．４０ １４０ ４００ ３３ ７．６２ ６３２ － ６１４ ６１４ － 注：①外加劑為ＪＭ －Ⅱ高效緩凝減水劑，摻量為膠凝材料的０．６％；②粉煤灰為Ⅱ級灰；③砂石骨料以飽和面干為基準。
表１０　第二階段配合比混凝土抗壓強度檢驗值統(tǒng)計成果表
強度等級組數(shù)
最大值
／ＭＰａ
最小值
／ＭＰａ
平均值
／ＭＰａ
標準差
σ
離差系數(shù)
t
Ｃ９０１５／３ ６１２ ２６．６ １５．２ ２０．３ １．８６ ０．０９２ Ｃ９０２０／３ ５４２ ３３．０ ２０．２ ２６．５ ２．２５ ０．０８５ Ｃ９０２０／２ ７ ２７．７ ２３．８ ２５．３ １．６０ ０．０６３ Ｃ９０３０／３ ５５６ ４４．２ ２９．９ ３６．９ ２．７６ ０．０７５ Ｃ２８３０／２ １７７ ４１．１ ３１．０ ３５．５ ２．０３ ０．０５７ Ｃ２８４０／２ ２３ ５０．７ ４１．３ ４５．６ ２．３４ ０．０５１ 參考文獻：
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