阿萊瓦水電站E級混凝土配合比設計
阿萊瓦水電站E級混凝土配合比設計
覃仕鋒
摘 要：闡述巴基斯坦阿萊瓦水電站工程混凝土原材料的特點，美國材料測試標準ASTM中相關的試驗方法，E級混凝土的技術要求及配合比設計的難點、過程及結果。
關鍵詞：阿萊瓦水電站，E級混凝土，水灰比，Ф150×300mm型試件，抗壓強度
1 概述
1.1 工程簡介
巴基斯坦ALLAI KHWAR（音譯為阿萊瓦，下稱阿萊瓦）水電站位于巴基斯坦伊斯蘭共和國NWFP省Mansehra 地區(qū)Besham鎮(zhèn)的阿萊河與印度河之間；距離首都伊斯蘭堡約200公里，距離中巴友誼橋約5公里。該電站為引水發(fā)電工程，大壩位于阿萊河距離Banna村約5公里處，廠房位于印度河左岸距離中巴友誼橋約5公里處；引水隧洞全長2300米，垂直高差600米，坡度38°，引水隧洞為壓力鋼管加襯砌混凝土構成。阿來瓦水電站設計裝機容量為2×60MW。
阿萊瓦水電站工程由中國東方電氣集團公司按EPC模式總承包，由中國水電顧問集團西北勘測設計研究院設計，由東方電氣集團與廣西水電工程局組成聯營體負責施工。
1.2 ASTM相關試驗方法簡介
阿萊瓦水電站工程相關試驗檢測方法按美國材料測試標準（ASTM）執(zhí)行。對本工程混凝土配合比設計影響較大，與國內測試方法有明顯不同的，主要是水泥強度試驗和混凝土抗壓強度試驗。其中水泥膠砂抗壓強度試件為50mm×50mm×50mm立方體試件，抗壓強度指標要求為3d＞12.0 Mpa、7d＞19.0 Mpa、28d＞28.0 Mpa，無抗折強度要求；水泥膠砂中，水:水泥:砂=0.485:1:2.75；使用的標準砂與國內的標準砂明顯不同。根據相關資料，Ф150×300mm試件的抗壓強度換算成立方體抗壓強度需要乘以系數1.25。
1.3 巴基斯坦水泥與本工程E級混凝土簡介
巴基斯坦水泥生產依據英國標準， 沒有象國內有32.5、42.5、52.5強度等級之分。所有水泥廠都只生產一種強度等級的水泥，即28天抗壓強度﹥8500PSI；ASTM中水泥的技術標準也沒有強度等級之分。由于檢測水泥強度時使用的水灰比、標準砂與國內標準有很大差別，無法直接與國內水泥直接比較。
根據合同技術條款，E級混凝土是指特高強度并具高抗研磨性的混凝土。28天齡期強度﹥50Mpa，（Ф150×300mm試件），換算為立方體標準試件，28天齡期強度﹥62.5Mpa。
2 混凝土配合比設計
2.1 原材料選擇及試驗結果
C60等級以上混凝土屬于高強混凝土。國內配制C60以上混凝土一般都選用52.5等級以上的水泥，而巴基斯坦水泥沒有強度之分，所以無法按強度等級來選擇水泥；只能通過水泥的實測強度進行選擇。水灰比為0.33~0.27的砼28天強度結果在47~49Mpa間，沒有服從強度與水灰比的線性關系。經過反復調整外加劑摻量、硅粉摻量、砂率等參數，強度也無法達到50MPa。經過討論分析，我們認為是水泥的極限強度制約了混凝土的極限強度。必須采用強度更高的水泥才能配制出E級混凝土。
經調查了解，巴基斯坦D.G KHAN CEMENT LIMITED生產的D.G KHAN CEMENT 品牌的O.P.C水泥28d齡期實測強度比其他品牌的水泥要高很多。因此我們采用D.G KHAN CEMENT 品牌的O.P.C水泥再次進行混凝土配合比設計試驗（以下稱本次試驗）。
2.1.1 本次試驗所用的水泥為巴基斯坦D.G KHAN CEMENT LIMITED生產的D.G KHAN CEMENT 品牌的O.P.C水泥。水泥試驗結果見表2.1.1
2.1.2 本次試驗所用其他原材料如下：減水劑為SIKA公司生產的C520型緩凝高效減水劑；硅粉為SIKA公司提供的微硅粉；細骨料為阿萊河河砂；粗骨料為采用阿萊河河卵石機制破碎而成的4.75~19mm人工碎石。這些原材料檢測結果均符合ASTM的相關技術要求。
2.2 混凝土試配試驗及結果分析
混凝土試配試驗，粗細骨料以干料為基準，采用體積法進行計算；用水量及砂率根據前面的經驗選定。試驗結果見表2.2.1。
混凝土試配試驗結果 表2.2.1
由試驗結果可見，當水灰比降到0.27時，坍落度明顯偏低，流動性無法滿足施工要求，因此在回歸分析時去掉該組數據。對混凝土28d抗壓強度與灰水比進行回歸分析，得出抗壓強度f28與灰水比C/W的關系式，見表2.2-2。
2.3 確定混凝土配合比
由試驗結果可見，在滿足施工要求的前提下，可以選用的水灰比最低為0.28。0.28的水灰比對應的混凝土強度為52.0Mpa，該強度雖富余不足，但可以滿足本工程技術條款和ASTM的要求。這也是在本工程在E級混凝土配合比設計中，經過多次選材并試驗得到的最好的配合比了。本次試驗最終確定的配合比見表2.3.1。
3 結語
阿萊瓦水電站E級混凝土屬于高強混凝土，對水泥、骨料等原材料的質量要求較高，一般選用高標號水泥進行配制。在客觀條件無法改變的情況下，我們選用實測強度較高的水泥，采用摻加硅粉和外加劑等技術，經過多次試驗，最終配制出滿足設計要求的E級混凝土。
同時也可以看到，在使用各種技術手段后，配制出來的E級混凝土富余強度仍然較低。我們認為是原材料本身的質量和水泥極限強度制約了混凝土的極限強度。若要配制更高強度的混凝土，需要選用強度更高、質量更好的原材料。
