三峡永久船闸地下输水系统混凝土配合比设计龄期调整试验小结

1概述

三峡永久船闸输水系统工程由南坡、中隔墩、北坡三条输水隧洞和36条竖井组成，隧洞总长度为5296m，竖井总长度为2173m，石方总开挖量72万m³，衬砌混凝土总工程量45万m³，工期为5年零3个月。衬砌混凝土主要为泵送混凝土。竖井和输水隧洞混凝土设计标号分别为：二级配 R₂₈250、R₂₈300，抗冻、抗渗标号均为D₁₅₀_、S₈。三峡永久船闸地下输水系统标准段混凝土施工初期混凝土设计龄期为28天，由于三峡工程采用的是人工骨料，混凝土施工手段又为泵送混凝土，因此混凝土单位用水量高，造成单位水泥用量高，混凝土水化温升大，给温控防裂带来了巨大的困难，在混凝土施工初期部分结构混凝土表面出现了温度裂缝。后根据永久船闸结构混凝土承受设计荷载时间均在一年以后，可以利用混凝土的后期强度这一特点，将混凝土的设计龄期从28天调整为90天，同时掺加粉煤灰，利用混凝土的后期强度，降低了混凝土温升，减少了混凝土裂缝的可能性。施工实践证明，在以后浇筑的南、北坡混凝土几乎没有产生温度裂缝。以下就是混凝土配合比设计调整过程及调整后混凝土绝热温升对比情况。

2混凝土原材料

2.1水泥：采用石门中热525硅酸盐水泥，品质检验结果满足TGPS03-1998技术要求（见表1）。

水泥物理性能检测结果表1

水泥品种

比重

细度%

标准稠度需水量 %

凝结时间h:min

安定性

抗压强度MPa

抗折强度MPa

水化热（J/g）

初凝

终凝

28d

28 d

“坝道”牌

3.12

4.0

26.5

3:15

4:30

合格

34.5

43.8

61.0

6.0

7.1

9.7

236

268

2.2砂：下岸溪斑状花岗岩质人工砂，品质检验结果满足TGPS 02-1998技术要求（见表3）。

砂子物理性能检测结果表表2

比重	松散容重kg/m³	振实容重kg/m³	吸水率%	细度模数	石粉含量%	云母含量%	轻物质%	SO₃%	坚固性%	有机质
2.65	1461	1670	1.11	2.76	4.03	<1	<0.1	<0.1	3.0	合格

2.3粗骨料：下岸溪斑状花岗岩质人工碎石，品质检验结果满足TGPS 01-1998技术要求（见表3）。

石子物理性能检测结果表表3

粒径mm	比重	松散容重kg/m³	振实容重kg/m³	含泥量%	吸水率%	压碎指标%	竖固性%	有机物	SO₃%	超径%	逊径%	针片状%
5~20	2.67	1510	1691	0.45	0.49	8.9	1.0	合格	<0.1	6.5	1.6	7.38
20~40	2.71	1620	1745	0.2	0.30	/	1.8	合格	<0.1	12	1.2	3.7

2.4粉煤灰：珞璜I级粉煤灰，品质检验结果满足TGPS04-1998技术要求（见表4）。

煤灰性能检测结果表表4

项目	比重	细度 %	需水比%	烧失量%	备注
珞璜	1.98	4.4	92	4.3

2.5泵送剂：江苏省建科研生产的JM-II泵送剂，检验结果满足TGPS05-1998技术要求（见表5）。

泵送剂物理性能检测结果表5

泵送剂品种

掺量

减水率 %

泌水率比 %

60分坍落度损失%

含气量增加 %

凝结时间差h:min

抗压强度比%

抗冻比%

初凝

终凝

28d

90d

>100

JM-II

0.6

19.4

84.4

2.5

+7：25

+6：15

133

142

128

120

>100

2.6引气剂：河北省混凝土外加剂厂生产的DH9型引气剂，检验结果满足TGPS05-1998技术要求（见表6）。

DH₉引气剂物理性能检测结果表6

掺量%₀₀

减水率%

泌水率%

60分坍落度损失%

含气量增加%

凝结时间差 min

抗压强度比 %

抗冻比%

初凝

终凝

28d

90d

0.5

8.3

4.0

90.4

>300

3原混凝土配合比设计

混凝土试验采用L₉（3⁴）正交表，试验因素、水平如下表：

混凝土配合比计算采用容重法。外加剂使用前均配置成水溶液。粗、细骨料以饱和面干控制，中、小石比例为50：50，室内试验混凝土坍落度控制16-18cm，含气量控制5±0.5%。现将混凝土试验成果分述如下。

3.1胶材用量与砂率关系

通过大量混凝土试拌和试验，找出的胶材用量与砂率关系如下表：

3.2混凝土试验成型主要参数及试验成果

“坝道”牌中热硅酸盐525水泥，试验成果如表9；

对上述试验成果进行回归分析，结果如表10。

混凝土成型参数及试验成果表表9
W/C	F %	Sp %	M-II %	DH9 ⁰/_万	坍落度cm	含气量%	W kg/m³	C kg/m³	F kg/m³	C+F kg/m³	抗压强度（MPa）				抗拉强度（MPa）			极限拉伸(28d) (×10^-4)
W/C	F %	Sp %	M-II %	DH9 ⁰/_万	坍落度cm	含气量%	W kg/m³	C kg/m³	F kg/m³	C+F kg/m³	7d	28d	60d	90d	7d	28d	90d	极限拉伸(28d) (×10^-4)
0.35	0	39	0.6	0.3	18	5.5	153	437	0	437	42.0	60.8	62.2	63.4	2.62	3.44	3.87	1.32
0.4	0	42	0.6	0.25	17.5	5.3	148	370	0	370	32.4	49.4	50.9	53.3	2.34	3.05	3.40	1.12
0.45	0	44	0.6	0.25	16	4.3	146	324	0	324	30.1	43.0	43.8	51.4	1.96	2.65	3.17	0.94
0.35	10	40	0.6	0.3	18.6	5.3	148	381	43	423	32.2	47.9	46.6	47.5	2.16	2.88	2.93
0.4	10	42	0.6	0.25	17.2	5.1	145	287	36	363	28.1	41.1	42.5	43.8	2.20	2.74	3.00
0.45	10	44	0.6	0.25	16	4.6	146	286	32	318	25.4	36.7	41.0	43.1	1.45	2.86	2.97
0.35	20	39	0.6	0.35	18	5.0	145	331	83	414	26.7	39.7	44.2	45.3	1.55	2.88	3.14	0.94
0.4	20	41	0.6	0.3	19.7	4.9	142	286	72	358	24.8	36.0	39.5	42.1	1.25	2.24	2.97	0.88
0.45	20	43	0.6	0.2	17	4.8	140	249	62	311	24.1	33.0	36.2	38.1	1.28	2.14	2.80	0.82

试验成果回归分析结果表10

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