面板混凝土配合比优化设计方案

混凝土配合比设计主要按DL/T 5144—2001《水工混凝土施工规范》进行，根据设计要求综合考虑，确定混凝土的配合比。

配合比优选试验中，考虑到粉煤灰对混凝土早期强度影响较大以及砂中石粉含量较高等因素，粉煤灰掺量采用20%，不宜过高。根据混凝土强度要求，选定0.37、0.40和0.43水胶比进行混凝土配合比优化试验。在满足混凝土和易性和含气量条件下，求得混凝土用水量、胶凝材料用量、外加剂掺量、最佳沙率等基本参数，并进行混凝土7 d、28 d、90 d龄期的抗压强度试验。根据设计对面板混凝土抗压强度的要求，选出一组满足设计要求的配合比为基准混凝土配合比，在此基础上进行下一步混凝土材料的优选及性能试验。混凝土配合比优化试验结果见表6.1-1，混凝土胶水比与抗压强度的关系见图6.1-1。

表6.1-1　混凝土配合比优化试验结果

图6.1-1　胶水比与抗压强度关系

图中同时给出了抗压强度与胶水比的线性回归公式和相关系数，其相关性良好。根据混凝土28 d抗压强度结果，0.40水胶比编号为JDX-2、JDX-4、JDX-7的混凝土，28 d抗压强度分别为40.2 MPa、39.9 MPa和38.1 MPa，满足37.4 MPa的配制强度要求，且强度富裕度合适。其中，编号JDX-2的混凝土，LRFH高效减水剂掺量为3.0%，混凝土胶凝材料用量为380 kg/m3，胶凝材料用量过高，不建议采用。编号JDX-4的混凝土，高效减水剂掺量为3.5%，胶凝材料用量为365 kg/m3，胶凝材料用量仍偏高。编号JDX-7的混凝土，高效减水剂掺量为4.0%，胶凝材料用量可降至345 kg/m3。若需进一步降低胶凝材料用量，可采用聚羧酸系高效减水剂。经试验，聚羧酸系高效减水剂可将胶凝材料用量降低至320 kg/m3以内。

经综合各种因素考虑后，选用编号为JDX-4的混凝土配合比为基准混凝土配合比，进行下一步基准混凝土、掺聚丙烯腈纤维混凝土、掺钢纤维混凝土和掺减缩剂混凝土的各项性能试验，为面板混凝土选用抗裂性材料提供依据。同时，对编号为JDX-7的混凝土也进行强度、抗渗、抗冻等主要性能指标的试验，供施工中混凝土配合比的选择。

在基准混凝土配合比的基础上，掺纤维、减缩剂等材料后，对基准混凝土配合比进行试拌和适当调整。试验可知，掺入聚丙烯腈纤维会增加混凝土的黏稠度，降低混凝土的坍落度（坍落度经时损失也有所增加），因此使混凝土用水量需增加约6～8 kg/m3。为保持基准混凝土配合比的一致性，试验中保持混凝土用水量不变，将高效减水剂的掺量由3.5%提高至4.0%。混凝土中掺入钢纤维，也使混凝土坍落度稍有降低，适当增加高效减水剂掺量即可。另外，由于混凝土含气量降低，应相应提高引气剂的掺量。进行掺纤维混凝土配合比试验时，聚丙烯腈纤维和钢纤维随砂石骨料后投入搅拌机中，直接加水进行拌和，不需延长搅拌时间即可搅拌均匀。混凝土中掺入减缩剂，对坍落度和含气量的影响很小，基本不影响混凝土的拌和性能。

各种混凝土性能试验采用的配合比见表6.1-2。新拌及硬化纤维混凝土见图6.1-2～图6.1-5。考虑工程区气候特点、面板结构要求、施工条件、技术经济性等，经综合分析，确定面板配合比见表6.1-3。

表6.1-2　混凝土性能试验配合比

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JDX：九甸峡工程；JZ：基准混凝土；JBX：掺聚丙烯腈纤维混凝土；GXW：掺钢纤维混凝土；JSJ：掺减缩剂

图6.1-2　新拌钢纤维混凝土

图6.1-3　硬化钢纤维混凝土

图6.1-4　新拌聚丙烯腈纤维混凝土

图6.1-5　新拌聚丙烯腈纤维混凝土

表6.1-3　混凝土推荐施工配合比

JDX-JZ：基准混凝土；JDX-JBX：掺聚丙烯腈纤维混凝土，聚丙烯腈掺量为0.9 kg/m3；
JDX-GXW：掺钢纤维混凝土，钢纤维掺量为35 kg/m3；JDX-JSJ：掺减缩剂混凝土，减缩剂掺量为1.5%。