淺談興頭水庫工程混凝土試塊質(zhì)量評定

林林琴

(泉州水務(wù)工程建設(shè)集團有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概況

興頭水庫工程位于尤溪縣頭村下游，是以供水為主，結(jié)合發(fā)電的綜合利用的中型水庫工程。壩址以上集雨面積58.80km2，多年平均徑流總量為5166萬m3。水庫正常蓄水位為284.0m，死水位245.0m，總庫容量為2090萬m3，興利庫容為1726萬m3。該水庫屬于Ⅲ等工程，主要建筑物攔河拱壩及引水系統(tǒng)(包括消能電站)按3級建筑物設(shè)計，次要建筑物為4級建筑物，臨時工程按5級建筑物設(shè)計。大壩按100a一遇洪水設(shè)計，1000a一遇洪水校核，最大泄洪能力335m3/s。水庫向尤溪城區(qū)及周邊工業(yè)園區(qū)輸送生活用水，設(shè)計日供水量10.5萬t，年供水量2931萬t，供水對象為城西水廠、大池水庫(城關(guān)水廠水源)、埔頭水廠及城南水廠。本項目開工日期為2013年5月28日，完工時間為2016年8月18日。

樞紐主要建筑物包括攔河壩及引水系統(tǒng)等，攔河壩為混凝土砌石拱壩，最大壩高71.2m。引水系統(tǒng)包括進水口、引水隧洞、明(埋)鋼管及壩后消能電站等。

興頭水庫工程為最近幾年新建的中型水庫工程，混凝土試塊質(zhì)量評定是分部工程施工質(zhì)量評定的重要內(nèi)容，其主要包含砌體工程用砂漿和混凝土抗壓強度、普通混凝土工程用混凝土抗壓強度、支護工程用噴射混凝土抗壓強度以及道路工程用路面混凝土彎拉強度的質(zhì)量評定，在全省水利工程中具有一定的代表性。

2 水泥混凝土試樣

砌體工程用砂漿抗壓強度取樣規(guī)定：根據(jù)《漿砌石壩施工技術(shù)規(guī)定(試行)》(SD 120-84)，第3.6.8條膠結(jié)材料的抗壓強度檢驗，同一標號膠結(jié)材料試件的數(shù)量，28d齡期每200m3砌體取成型試件一組[1]。砂漿試塊強度等級用70.7mm×70.7mm×70.7mm試件。

砌體工程用混凝土抗壓強度、普通混凝土工程用混凝土抗壓強度取樣規(guī)定：根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677-2014)11.5.3條，大體積混凝土28d齡期每500m3成型1組，結(jié)構(gòu)混凝土28d齡期每100m3成型1組。每一澆筑塊混凝土方量不足以上規(guī)定數(shù)字時，也應(yīng)取樣成型1組試件?；炷量箟簭姸炔捎?50mm×150mm×150mm標準立方體試件[2]。

支護工程用噴射混凝土抗壓強度取樣規(guī)定：根據(jù)《巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術(shù)規(guī)范》(GB50086-2015)12.2.5條，檢驗噴射混凝土抗壓強度所需的試件應(yīng)在工程施工中制取,試塊數(shù)量為每500m2噴射混凝土取一組，<500m2噴射混凝土的獨立工程不得少于一組,每組試塊≥3個[3]。采用切割法制取100mm×100mm×100mm立方體試件。

道路工程用路面混凝土彎拉強度取樣規(guī)定：《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準第一冊 土建工程》(JTG F80/1-2017)附錄C.0.2,高速公路和一級公路每工作班制作2-4組：日進度<500m取2組，≥500m取3組，≥1000m取4組[4]。其他公路每工作班制作1-3組:日進度<500m取1組，≥500m取2組，≥1000m取3組。每組3個試件的平均值作為一個統(tǒng)計數(shù)據(jù)。標準小梁法采用150mm×150mm×550mm的梁形試件。

興頭水庫工程混凝土、砂漿主要有C15混凝土、C20混凝土、C25混凝土、C30混凝土、M10砂漿、M15砂漿。

C15混凝土主要用于壩體砌筑、壩基處理、上壩公路擋墻，上壩公路排水溝、發(fā)電廠房基礎(chǔ)、廠區(qū)工程擋墻、進廠路擋墻，進廠公路排水溝共檢測363組。

C20混凝土主要用于導(dǎo)流洞襯砌段、上壩公路防撞墩、啟閉房交通橋、廠區(qū)工程擋墻、進廠公路防撞墩，共檢測12組。

C25混凝土用于溢流壩段，壩頂路面，進水口閘室及邊墻，進水口啟閉房，導(dǎo)流洞閘墩，消能電站廠房，隧洞襯砌段，大壩交通橋及人行橋，觀測設(shè)施，導(dǎo)流洞封堵堵頭，共檢測102組。

C30混凝土用于壩腳護坦，進水口二期混凝土，位移觀測灌注樁，導(dǎo)流洞閘門，上壩公路路面，廠區(qū)工程路面、廠區(qū)工程錨噴、廠區(qū)工程錨噴(芯樣)、進廠公路路面共檢測31組。

M10、M15砂漿用于壩面條石砌筑及勾縫共檢測125組。

上壩公路路面、廠區(qū)工程路面、進廠公路路面混凝土抗彎拉強度共檢測18組。

3 水泥混凝土試塊分析計算

3.1 砌體工程用砂漿、混凝土試塊

3.1.1 組數(shù)>30組

壩體砌筑C15混凝土試塊共檢測328組，壩面條石砌筑M10砂漿試塊共檢測64組，壩面條石勾縫M15砂漿試塊共檢測61組，根據(jù)《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程(附條文說明)》(SL 176-2007)附錄E砂漿、砌筑用混凝土強度檢驗評定標準，同一標號(或強度等級)試塊組數(shù)n≥30時，28d齡期的試塊抗壓強度應(yīng)同時滿足以下標準：①強度保證率≥80%；②任意一組試塊強度≥設(shè)計強度的85%；③設(shè)計28d齡期抗壓強度<20.0MPa時，試塊抗壓強度的離差系數(shù)≤0.22；設(shè)計28d齡期抗壓強度≥20.0MPa時，試塊抗壓強度的離差系數(shù)<0.18[5]。

以壩面條石砌筑M10砂漿試塊為例，試塊共檢測64組，各組28d強度代表值如表1所示。

表1 壩面條石砌筑M10砂漿試塊強度代表值 MPa

1)計算砂漿試塊平均強度：

(1)

式中：Ri為單組試件強度，MPa；n為樣本容量。經(jīng)計算，Rn=12.9MPa。

2)計算砂漿試塊的強度標準差：

(2)

式中：Rn為試塊強度平均值，MPa。當統(tǒng)計得到的Sn<2.0(或1.5)MPa時，應(yīng)取Sn=2.0MPa(R標≥20MPa)，Sn=1.5MPa(R標<20MPa)；經(jīng)計算，Sn=1.806。

3)計算離差系數(shù)：

(3)

經(jīng)計算，Cv=1.806/12.9=0.14。

4)計算強度保證率：

(4)

式中：t：為概率度系數(shù)；R標為設(shè)計28d齡期抗壓強度值，MPa。經(jīng)計算，t=(12.9-10)/1.806=1.606。

查表2可知，強度保證率P=94.6%。

表2 混凝土強度保證率t∽P對照表

經(jīng)計算可知，①強度保證率P=94.6%，>80%；②任何一組試塊強度均大于設(shè)計強度的85%；③設(shè)計28d齡期抗壓強度<20.0MPa，離差系數(shù)0.14，<0.22。壩面條石砌筑M10砂漿試塊強度滿足規(guī)范要求，評定為合格。同理，經(jīng)計算壩體砌筑C15混凝土試塊、壩面條石勾縫M15砂漿試塊均滿足規(guī)范要求，評定為合格。

3.1.2 組數(shù)<30組

壩頂欄桿安裝M7.5砂漿試塊共檢測2組，廠區(qū)工程M7.5漿砌石擋墻砂漿試塊共檢測2組，根據(jù)《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程(附條文說明)》附錄E砂漿、砌筑用混凝土強度檢驗評定標準，E.0.2同一標號(或強度等級)試塊組數(shù)n<30組時，28d齡期的試塊抗壓強度應(yīng)同時滿足以下標準：①各組試塊的平均強度不低于設(shè)計強度；②任意一組試塊強度不低于設(shè)計強度的80%。

以廠區(qū)工程M7.5漿砌石擋墻砂漿試塊為例，其強度代表值分別為8.8MPa和8.6MPa。

Rn=8.7MPa≥R標=7.5MPa，Rmin=8.6MPa≥0.8R標=0.8×7.5=6.0MPa，滿足規(guī)范和設(shè)計要求，評定為合格。同理壩頂欄桿安裝M7.5砂漿試塊評定為合格。

3.2 普通混凝土工程用混凝土試塊

3.2.1 組數(shù)≥5組，<30組

上壩公路擋墻C15混凝土試件共檢測10組，廠區(qū)工程C15埋石混凝土擋墻試塊共檢測5組，進廠路擋墻C15混凝土試塊共檢測7組，溢流壩段C25混凝土試塊共檢測20組，進水口閘室及邊墻C25混凝土試塊共檢測28組，進水口啟閉房C25混凝土試塊共檢測10組，消能電站廠房C25混凝土試塊共檢測17組，隧洞襯砌段C25混凝土試塊共檢測8組，大壩交通橋及人行橋C25混凝土試塊共檢測6組，上壩公路路面C30混凝土試塊共檢測7組，進廠公路路面C30混凝土試塊共檢測8組。

根據(jù)《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程(附條文說明)》附錄C.0.2，當混凝土試塊28d齡期抗壓強度的組數(shù)30>n≥5時：Rn-0.7Sn>R標，Rn-1.60Sn>0.83R標(當R標≥20MPa)或Rn-1.60Sn>0.80R標(當R標<20MPa)。其中，Sn為n組試件強度的標準差，按公式2計算；Rn為n組試件強度的平均值，按公式1計算；R標為設(shè)計2d天齡期抗壓強度值。

以溢流壩段C25混凝土試塊為例，試塊共檢測20組，各組28d強度代表值如表3所示。

表3 溢流壩段C25混凝土試塊強度代表值 MPa

根據(jù)公式1計算Rn=26.7MPa。根據(jù)公式2計算Sn=0.472，<2.0MPa，取2.0MPa，R標=25 MPa。Rn-0.7Sn=26.7-0.7×2.0=25.3MPa>R標=25MPa，Rn-1.6Sn=26.7-0.7×2.0=23.5MPa>0.83×R標=0.83×25=20.75MPa

溢流壩段C25混凝土試塊強度滿足規(guī)范要求，評定為合格。其他混凝土試塊同理可評定為合格。

3.2.2 組數(shù)≥2組，<5組

上壩公路排水溝C15混凝土試塊共檢測3組，發(fā)電廠房基礎(chǔ)C15混凝土試塊共檢測2組，進廠公路排水溝C15混凝土試塊已檢測3組，導(dǎo)流洞襯砌段C20混凝土試塊已檢測4組，啟閉房C20混凝土試塊共檢測3組，廠區(qū)工程C20埋石混凝土擋墻試塊共檢測3組，導(dǎo)流洞閘墩C25混凝土試塊共檢測4組，壩頂路面C25混凝土試塊共檢測3組，觀測設(shè)施C25混凝土試塊共檢測3組，導(dǎo)流洞封堵堵頭C25混凝土試塊共檢測3組，壩腳護坦C30混凝土試塊共檢測2組，進水口二期閘門槽C30混凝土試塊共檢測4組，觀測設(shè)施灌注樁C30混凝土試塊共檢測2組，廠區(qū)工程路面C30混凝土試塊共檢測2組。根據(jù)《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程(附條文說明)》附錄C.0.3，當混凝土試塊28d齡期抗壓強度的組數(shù)5>n≥2時，Rn≥1.15R標，Rmin≥0.95R標。其中，Rn為n組試件強度的平均值，按公式1計算；R標為設(shè)計28天齡期抗壓強度值；Rmin為n組試塊中強度最小一組的值。

以導(dǎo)流洞襯砌段C20混凝土試塊為例，試塊共檢測4組，各組28d強度代表值分別為22.5MPa、25MPa、23.2MPa、23.8MPa。根據(jù)公式1計算Rn=23.63MPa，Rmin=22.5MPa,R標=20MPa。Rn=23.63MPa>1.15R標=1.15×20=23MPa，Rmin=22.5MPa>0.95R標=0.95×20=19MPa

導(dǎo)流洞襯砌段C20混凝土強度滿足規(guī)范要求，評定為合格。其他混凝土試塊同理可評定為合格。

3.2.3 試塊組數(shù)只有1組

上壩公路防撞墩C20混凝土試塊已檢測1組，進廠公路防撞墩C20混凝土試塊共檢測1組，導(dǎo)流洞閘門C30混凝土試塊共檢測1組。根據(jù)《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程(附條文說明)》附錄C.0.4，當混凝土試塊28d齡期抗壓強度的組數(shù)只有一組時，R≥1.15R標。其中，R為試塊強度實測值；R標為設(shè)計28d齡期抗壓強度值。

以上壩公路防撞墩C20混凝土試塊為例，試塊共檢測1組，強度代表值為23.3MPa，R=23.3MPa>1.15×R標=1.15×20=23MPa。

上壩公路防撞墩C20混凝土強度滿足規(guī)范要求，評定為合格。其他混凝土試塊同理可評定為合格。

3.3 支護工程用噴射混凝土抗壓強度

廠區(qū)錨噴C30混凝土試塊共檢測4組，依據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準第一冊 土建工程》附錄E.0.3噴射混凝土抗壓強度評定方法，當同批試件組數(shù)n<10時，試件抗壓強度平均值≥1.05倍設(shè)計值，任一組試件抗壓強度均不低于0.9倍設(shè)計值。廠區(qū)錨噴C30混凝土各組28d強度代表值分別為34.1MPa、34.6MPa、33.0MPa、32.5MPa。

根據(jù)公式1計算Rn=33.6MPa，Rmin=32.5MPa，R標=30MPa。Rn=33.6MPa≥1.05×30=31.5MPa，Rmin=32.5MPa≥0.95×30=28.5MPa。試件是合格的。

依據(jù)《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程(附條文說明)》附錄D噴射混凝土抗壓強度檢驗評定標準，當同批試塊組數(shù)n<10時，試件抗壓強度平均值≥1.15倍設(shè)計值，任一組試件抗壓強度均≥0.95倍設(shè)計值。同理可計算：Rn=33.6MPa<1.15×30=34.5MPa，Rmin=32.5MPa≥0.95×30=28.5MPa。兩式有一式不合格，試件判定為不合格試塊。

本工程為水利工程，以水利規(guī)范為準，由此可知，廠區(qū)錨噴C30混凝土試塊不滿足規(guī)范合格條件，必須采取其他措施進行檢驗，經(jīng)委托有資質(zhì)的檢測公司對廠區(qū)錨噴C30混凝土進行回彈檢測，質(zhì)量合格。

3.4 道路工程用路面混凝土彎拉強度

上壩公路路面混凝土彎拉強度共檢測6組，廠區(qū)工程路面混凝土彎拉強度共檢測2組，由于《水利水電工程施工質(zhì)量檢驗與評定規(guī)程(附條文說明)》無相關(guān)混凝土彎拉強度判別標準，依據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準第一冊 土建工程》水泥混凝土彎拉強度評定附錄C.0.3，試件組數(shù)≤10組時，試件平均強度≥1.15fr(設(shè)計彎拉強度標準值)，任一組強度均≥0.85fr。

上壩公路路面路面混凝土彎拉強度共檢測6組，試塊抗拉強度分別為5.1MPa、5.0MPa、5.2MPa、5.0MPa、5.1MPa、5.1MPa?？估瓘姸绕骄禐?.1MPa≥1.15fr=1.15×4.0=4.6MPa，任一組強度均>0.85fr=0.85×4.0=3.4MPa。滿足規(guī)范合格條件。其他混凝土試塊彎拉強度同理可評定為合格。

4 結(jié) 語

文章介紹了興頭水庫工程混凝土試塊評定過程，對不同組數(shù)的砌體工程用砂漿和混凝土抗壓強度、普通混凝土工程用混凝土抗壓強度、支護工程用噴射混凝土抗壓強度以及道路工程用路面混凝土彎拉強度按不同方法進行統(tǒng)計分析和質(zhì)量評定。當不同規(guī)范沖突時采用水利規(guī)范；當水利無相關(guān)規(guī)范時采用其他行業(yè)相關(guān)規(guī)范；當試塊質(zhì)量不合格時要求現(xiàn)場按回彈試驗或其他試驗方法確定是否合格。本工程混凝土試塊質(zhì)量評定過程，可為類似工程的試塊質(zhì)量評定提供參考借鑒。