1 工程概况 柳树沟水电站是开都河中游河段水电规划中的第八个梯级电站，位于新疆巴音郭楞蒙古自治州（简称巴州）境内。距下游已建成发电的大山口水电站河道距离约10km，距上游在建的察汗乌苏厂房10km。东距和静县约90km，距库尔勒市约140km，距坝址区最近的乡镇──先行乡约50km，有简易便道（约10km）、乡村油路（约40km）相通，距上游察汗乌苏厂房约10km，由察—柳公路相连，交通方便。
该工程以发电为主。枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、溢洪洞和泄洪洞、引水发电洞及厂房等组成。设计正常蓄水位1494.50m（与察汗乌苏水电站尾水衔接），总库容约7710×104m3，装机容量180MW，工程规模属三等中型。
柳树沟水电站工程的社会效益、环境效益显著，而且柳树沟水电站经济指标较优，经济效益明显，因此，其开发建设是十分必要。 2 试验目的
通过进行混凝土原材料及混凝土配合比等试验，为柳树沟水电站厂房工程混凝土浇筑提供优质的混凝土配合比，确保混凝土质量满足设计要求，并节省投资。 3 试验内容及要求 3.1水泥
采用新疆青松水泥有限责任公司生产的“青松”牌P.O42.5普通硅酸盐水泥进行水泥的物理力学性能试验。
试验内容：细度、比表面积、标准稠度用水量、体积安定性、凝
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结时间、抗折强度、抗压强度等。 3.2粉煤灰
采用新疆巴州细细高细粉磨有限责任公司生产的Ⅱ级粉煤灰进行物理力学性能试验。
试验内容：细度、密度、含水量、需水量比、抗折强度比、抗压强度比。 3.3骨料
骨料均采用察汗乌苏砂石料场生产的骨料。
粗骨料试验内容: 饱和面干吸水率、松散容重、针片状、压 碎指 标、含泥量、有机质。
细骨料试验内容：表观密度、饱和面干吸水率、松散密度、含泥量、云母含量、细度模数、有机质。 3.4外加剂
采用山西凯迪建材有限公司生产的KDNOF-4高效减水剂(粉剂)和KDSF型(胶体)引气剂及新疆帅明升化工有限公司生产的混凝土膨胀剂(粉剂)进行试验。
试验内容：最佳掺量、减水率、初凝时间、引气量、适配性等。 3.5混凝土
混凝土配合比试验的技术要求见表1。
混凝土技术指标 表1
序号 1 2 C20W8F200 C40W8F200 二 一 泵送 泵送 标 号 级 配 浇筑要求 保证率 95 95 标号 42.5 42.5 （mm） 140～180 140～180 1 1 强度 水泥 坍落度试验组数 4 试验依据
试验严格按照国家和行业的有关规程规范进行，使用的标准有： 《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）；
《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）；
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《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T5151-2001）； 《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）；
《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T1346-2001）；
《建筑用砂》（GB/T14684-2001）； 《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）； 《水工混凝土试验规程》（DL/T5150-2001）； 《水工混凝土砂石骨料试验规程》（DL/T5151-2001）； 5
主要仪器与设备
在试验过程中,所用试验仪器设备见表2
试验主要使用的仪器设备 表2 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设备名称 混凝土振动台 混凝土搅拌机 压力试验机 电动式抗折抗压试验机 混凝土抗渗仪 动弹性模数测定仪 液压式万能试验机 含气量测定仪 型号 最大荷载250Kg SZJ-60 TYE-2000 TZA-300 HP-40 DT-10 WE-100 HL-7 单位 台 台 台 台 台 台 台 台 数量 1 1 1 1 2 1 1 1 以上仪器设备均经效验，在标准状态下工作，满足测试精度要求。 6 混凝土原材料试验
6.1水泥试验
水泥进行的混凝土物理力学性能试验结果见表3。
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水泥物理力学性能检验结果 表3 水泥 品种 青松水泥厂青松普硅 42.5水泥 细度 (%） 凝结时间 （h：min） 初凝 标准稠度用水终凝 量(%) 体积安定性 抗压强度（MPa） 3d 28d 抗折强度（MPa） 3d 28d 2.7 2:10 3：20 28.0 合23.0 46.5 格 5.1 8.1 《通用硅酸盐水泥》 ≤10 GB175-2007 ≥0：45 ≤10:00 ---- 合≥42.≥17 格 5 ≥3.5 ≥6.5
由表3可以看出，试验所用的水泥各项物理力学性能指标均在规范标准的范围内，满足普通硅酸盐水泥的各项技术要求。 6.2粉煤灰试验
在水泥中掺入适当的粉煤灰，可降低水泥的水化热，改善混凝土和易性，减少混凝土水泥用量、降低成本，提高混凝土的后期强度，从而有效提高混凝土质量。
本次粉煤灰性能试验是委托新疆维吾尔自治区建筑材料质量监督站进行,其结果见表4。
粉煤灰物理力学性能试验结果 表4
粉煤灰 品 种 新疆巴州细细高细粉磨有限责任公司 GB/T1596-2005 DL/T5055-1996 细度 （%） 14.3 烧失量 （%） 5.5 含水率需水量比 三氧化硫（%） （%） （%） 0.03 92.0 0.8 游离氧化钙（%） 备注 0.4 Ⅱ级粉煤灰 ≤25 ≤8.0 ≤1.0 ≤105 ≤3.0 ≤1.0 从表4中可以看出，粉煤灰各项物理力学及化学性能指标达到《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）和《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-1996）Ⅱ级灰标准，质量较好。
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6.3 骨料试验
本次试验采用的骨料物理力学性能试验结果见表5及表6。 试验结果证明，砂石料场所生产的骨料满足《水工混凝土施工规范》DL/T 5144—2001的要求，可作为混凝土骨料使用。 细骨料物理力学性能试验结果 表5
标准 表观密度（g/cm） ≥2.5 2.65 3饱和面 干吸水率 （%） ≤3.0 1.63 松散密度（Kg/m） —— 1435 3含泥量（%） ≤3 2.3 云母含量(%) ≤2 0.43 细度 模数 —— 2.85 有 机 质 合格 合格 国标 人工砂 粗骨料物理力学性能试验结果 表6
料 名 (mm) 国标 5～20 石 20～40 40~80 饱和面 干吸水率 （%） ≤2.5 0.6 0.4 松散容重 （㎏//m） —— 1369 1371 3针片状 （%） ≤15 3.8 5.2 压 碎指 标 （%） ≤20 含泥量（%） ≤1.0 0.8 有 机 质 合格 合格 15.2 0.5 6.4 外加剂试验
外加剂试验是委托山西省建筑工程产品质量监督检验站等单位进行,采用的外加剂试验结果见表7。
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外加剂物理力学性能试验结果 表 7 生产单位 名 称 掺量 减水率 初凝时间 终凝时间 引气量 适配（%） （h：min） （h：min） （%） ≥14 -90~+120 -90~+120 ≤3 性 / 标准GBI8588-2001 山西迪建材有限公司 KDNOF-4高效减水剂(粉剂) 0.95% 18 -53 -51 2.0 较好 标准GB8706-2008 山西迪建材有限公司 KDSF引气剂(胶体) 0.25/万 ≥6 8 / 8.5/% / -90~+120 -90~+120 ≥3.0 +7 ≥45 203 +35 ≤600 265 5 / / / 较好 / 较好 标准GB23439-2009 新疆帅明升化工有限公司 UEA-1膨胀剂(粉剂) 由表7可以看出，试验的各项物理力学性能指标均在规范标准的范围内，满足各项技术要求。
7 混凝土配合比设计试验 7.1混凝土粗骨料最优级配的选择
混凝土粗骨料最优级配是指不同粒径粗骨料在不同比例条件下组成的粗骨料容重最大时的级配为最优骨料级配，骨料级配选择的优劣，将直接影响到混凝土和易性的好坏，从而影响到工程的造价。此次混凝土配合比试验所选择的骨料级配见表7。
混凝土粗骨料级配选择结果 表8
名 称 比 例 7.2 砂率的选择
砂率是砂子占砂石总体积的百分率，最优砂率是在满足和易性要
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一级配 / 二级配 50：50 求下，用水量最少时所对应的砂率。混凝土拌和物应采用合理的砂率，合理的砂率是指在水泥用量和用水量一定的条件下，混凝土拌和物具有最大的流动性，且能保持粘聚性和保水性能良好时的砂率值。砂率选取的好坏，直接影响混凝土的强度和工程造价，砂率选取的好，混凝土和易性就好，相应的水泥用量就少，从而降低工程造价。本次试验是通过混凝土试拌加以确定的。 7.3 用水量的选择
用水量选取的原则，是在满足混凝土和易性和坍落度条件下的最小用水量。本次试验是通过在其它边界条件一定的情况下，选取若干个用水量，在满足混凝土和易性和坍落度条件下时的最小用水量，既为本次混凝土配合比试验所使用的用水量。 7.4 水灰比的选择
混凝土的最大水灰比和最小水泥用量应考虑耐久性的要求，根据以往类似工程经验，本次设计标号选取了3～4个水灰比进行混凝土各种性能试验，最终通过性能试验结果来确定混凝土配合比。 7.5 混凝土保证强度
根据《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）之规定，混凝土保证强度按以下公式进行计算：
fcu,o=fcu,k+tσ
式中：fcu,o—混凝土配制强度（MPa）
fcu,k—混凝土立方体抗压强度标准值（MPa） σ—混凝土强度标准差 t—概率度系数
根据公式，本次混凝土试验的保证强度见表9
混凝土试验的保证强度 表9 序号 标 号 级 配 二 一 浇筑要求 泵送 泵送 7
强度保证率 95 95 保证强度 (MPa) 26.6 48.3 1 C20W8F200 2 C40W8F200 -
7.6 混凝土配合比设计方法
我国混凝土配合比设计方法通常采用“绝对体积法”和“假定重量法”，本次试验采用的是“绝对体积法”，既在混凝土配合比中，各种材料用量是通过体积来计算的，所有材料用量的体积加起来为一个单位。
根据以上所选取的骨料级配、砂率、用水量和水灰比，通过“绝对体积法”的计算，最终确定了一个混凝土配合比，经过混凝土成型、养护，然后进行混凝土各种性能试验。 8 混凝土试验结果与分析
此次混凝土配合比试验，共进行2组，其中,每组混凝土配合比试验均进行抗压强度C）、抗渗(W) 、抗冻(F) 等试验,同时实测坍落度（mm）、实测含气量（%）等试验,其混凝土配合比设计试验统计结果见表10。
根据表10混凝土试验统计结果可以看出，在同等含水条件下，基准混凝土配合比的基础上,上下调整水灰比0.03左右,其混凝土抗压强度随着水灰比的增大而降低，随着水灰比的减小而升高，这符合水灰比与强度关系理论，具有一定规律。说明此次混凝土试验是有规律性，其混凝土抗压强度满足要求。同时, 根据表11及表12试验统计结果可以看出，混凝土抗冻及抗渗等指标亦满足要求。 9 推荐的混凝土配合比
推荐混凝土配合比的原则，是在满足设计要求和规范的前提下，水泥用量最少的配合比。试验中优选的混凝土配合比见表13。
因在混凝土配合比试验中, 混凝土试件称重的单位体积混凝土材料用量与计算得到单位体积混凝土材料用量之比,其比值未超过2%。因此,需要混凝土配合比各材料用量不进行调整,可在施工中采纳。 10 结论
10.1 本次试验采用的新疆青松水泥厂生产的“青松”牌P.O42.5普通硅酸盐水泥其各项物理力学及化学性质均在规定范围内，满足标准对
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普通硅酸盐水泥的各项要求。
10.2 试验所采用的新疆巴州细细高细粉磨有限责任公司生产的Ⅱ级粉煤灰满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）和《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（DL/T5055-1996）Ⅰ级灰标准，质量较好。
10.3 试验所采用的砂石骨料均满足《水工混凝土施工规范》对砂石质量的要求。
10.4山西凯迪建材有限公司生产的KDNOF-4高效减水剂(粉剂)和KDSF型(胶体)引气剂及新疆帅明升化工有限公司生产的混凝土膨胀剂(粉剂)进行试验,其试验结果能够满足质量要求。
10.5 经过2组混凝土配合比试验，推荐出2个最优混凝土配合比，可在新疆柳树沟水电站厂房混凝土工程施工中采纳。
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混凝土配合比设计试验结果统计表 表10
外加剂品种 水泥编 号 及 标号 GZBC20 -1 GZBC20 -2 GZBC -3 GZBC40 -1 GZBC40 -2 GZBC40 -3 二 新疆 青松普硅42.5 水泥 一 一 一 / / / 0.95/8.5 0.95/8.5 0.95/8.5 0.25 0.25 0.25 20 20 20 0.48 40 0.45 40 0.51 40 280 464 116 544 828 280 500 125 527 803 280 436 109 557 848
/ / / 165 160 165 4.2 35.2 4.1 37.6 4.8 31.2 二 二 50：50 50：50 50：50 级配 比例 品种 骨料 骨料 高效 减水剂/膨胀剂混合材 水 灰 砂率及掺量 每m混凝土各种材料用量（Kg） 引气 粉煤剂 （1/万） 3抗压 实测 实测 坍落含气 量 强度（MPa） 抗渗 (W) (F) （mm） （%） 7d 28d 165 165 160 4.6 19.2 4.2 21.4 4.8 16.7 26.9 28.3 23.9 49.4 51.3 44.3 8 8 8 8 8 8 ＞200 ＞200 ＞200 ＞200 ＞200 ＞200 冻 抗灰 （%） 20 20 20 比 （%） 水 水泥 煤灰 砂 5-20 20-40（mm） （mm） 570 563 574 粉石 度 （%） 0.95 0.95 0.95 0.25 0.25 0.25 0.48 41 0.45 41 0.51 41 160 265 66 781 570 160 285 71 771 563 160 253 63 786 574 - 10
混凝土抗冻试验测试结果统计表 表11 混凝土冻融循环次数 0 相对 动弹模 （%） WJBC20 -2 WJBC40 -5 WJCC20 -10 WJCC25 -13 WJCC40 -15 100 100 100 100 100 质量损失 百分率 （%） 0 0 0 0 0 相对 动弹模 （%） 50 质量损失 百分率 （%） 100 相对 动弹模 （%） 质量损失 百分率 （%） 150 相对 动弹模 （%） 质量损失 百分率 （%） 200 相对 动弹模 （%） 质量损失 百分率 （%） 合格 合格 合格 合格 合格 合格 试验结果 编 号 - 11
混凝土抗渗性试验测试结果统计表 表12 抗渗性(mm) 1 GZBC20 -1 GZBC20 -2 GZBC -3 GZBC40 -1 GZBC40 -2 GZBC40 -3
9.9 7.2 9.6 9.9 2.6 7.1 2 10.5 8.6 15 10.5 8.6 6.3 3 6.1 14.6 8.6 6.1 7.2 2.9 4 13.0 15.0 10.3 3.0 9.6 3.9 5 9.5 6.3 6.9 9.5 9.2 5.9 6 8.0 7.9 12.0 8.0 4.9 9.3 满足W8 满足W8 满足W8 满足W8 满足W8 满足W8 编 号 试验结果 - 12
推荐的混凝土配合比 表13 外加剂品种 及掺量 新疆 编号 设计指标 青松普硅42.5 GZBC20 -1 GZBC40 -1 混合材 水 砂率灰 （%） 水 比 水 粉煤泥 灰 每m3混凝土材料用量（Kg） 石（mm） 砂 5~20 20~40 高效 减水剂 3.14 5.51 引气 剂/膨胀剂 0.0083 0.0145/49.3 外加剂 骨料级配 骨料 比例 高效 减水剂/膨胀剂引气 粉煤灰剂 (%) （1/万） （%） 二 50：50 0.95 一 / 0.95/8.5 0.25 0.25 20 20 0.48 0.48 41 40 160 265 66 781 570 570 / C20W6F200 C40W6F200 水泥 280 464 116 544 828
备注：以上配合比为未做完抗冻性能的临时配合比，除了抗冻性能未做完外，混凝土其他性能（强度、含气量、抗渗性等）均满足设计要求，请批示。
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