500千伏东海岛输变电工程K2、K3塔基础高性能海工混凝土配合比设计

沈乃湾

沈乃湾

湛江市鹏港混凝土有限公司广东湛江524076

摘要：500千伏东海岛变电站位于东海岛中部偏北，500千伏东海岛输变电工程对于湛江意义重大。该项目从K2到K3档共计1278米，K2、K3塔高161米。笔者将结合项目实际情况讨论K2、K3塔基础高性能海工混凝土配合比设计，对同类型输变电工程有一定指导意义。

关键词：输变电工程；基础；混凝土；配合比

项目概况

500千伏东海岛输变电工程于2月28日正式开工建设，总投资7.266亿元。500千伏东海岛输变电项目输电线路总长为35.686公里。500千伏东海岛输变电项目包括变电站和输电线路两部分，变电站工程第一期主变容量为2×750兆伏安。架线11.63千米，完成率为30.11%。

1K2、K3塔情况

K2、K3两基铁塔的塔身都高达161.5米，K3高塔基础采用9条桩/腿，桩径1.2m，桩深24m，根开31.1m，承台尺寸为9.6×9.6×1.7m，单腿承台方量为173.5立方，采用C40混凝土并添加亚硝酸钙阻锈剂12kg/立方。

通常混凝土初凝时间约为7小时，由于本项目实际情况限制，单是运输船航行时间即达到50分钟，理论上不可能在初凝之前完成浇筑。为了保证混凝土在运输过程中6小时内没有坍落度损失并满足施工要求，所有本工程中在混凝土中添加了缓凝剂（超缓凝外加剂），这样初凝时间就能够延长至16小时。

2高性能混凝土配合比设计方法

高性能的混凝土配合比设计不仅可以节省造价，而且可以使工程质量得到保证，一般评价设计方案好坏的标准较多，包括设计参数、结构抗力等。为得到高性能的混凝土，用水量、细度模数、外加剂、水胶比、水泥含量等都会产生截然不同的效果。所谓配合比设计，最重要也是最关键的是要得到混凝土中不同材料所占比例，使混凝土微观结构和宏观性能都得到改善。进行配合比设计时，应当明确下列性能要求：运输时间、坍落度损失、强度、弹性模量、耐久性等。混凝土的工作性、力学性能和耐久性是工程中最为关注的问题。

水泥是混凝土中的主要部分，其性能优劣直接影响工程质量。一般而言高性能混凝土要求水泥流动性较强，而且可以抗离析，并且具备高抗渗性和抗蚀性。工程实际中希望以最少量的水泥配制得到最佳的混凝土。水泥颗粒越大，水化反应速度将会减缓，危险系数增加，也不利于提高早期强度，所以多采用细小的水泥颗粒，但是成本会有所提升。将超细的矿物掺入进行水泥颗粒级配是目前获得良好密实度混凝土的重要手段。砂率也是对混凝土性能有直接影响的因素，一般认为砂率越低混凝土性能越好，其能够有效改善拌合料工作性，然而砂率受到水泥用量的限制，实际工程中必须考虑具体情况确定砂率最佳值。

外加剂对于混凝土工作性能与耐久性能有很突出的影响，合适的外加剂可以解决水胶比与用水量之间的折中难题。选择外加剂时应考虑所需混凝土的具体要求，对强度要求高与体积要求高的混凝土所使用的外加剂区别较大，前者要求外加剂减水率大，后者则要求外加剂可以降低水化放热。实际工程中也经常同时使用若干种外加剂。选择外加剂及掺量的方法有两种，其一是优选法相似性，另外一种是数值分析法。粉煤灰对混凝土和易性、强度、热学性能和耐久性的影响较大。

目前确定最佳混凝土配合比的方法众多，本工程采用正交试验法。该方法可以高效地取得大量混合比试验数据，能够全面准确地分析不同因素对配合比的影响。

3K2、K3塔基础高性能海工混凝土配合比设计实例

混凝土配合比设计的试验单位是湛江市鹏港混凝土有限公司试验室，试验规程为JGJ55-2011，技术设计参数如表1所示：

表1混凝土配合比技术设计参数

经过原材料检验，工程采用的水泥采用品种为P.0，强度等级为42.5，生产厂家为湛江海螺水泥厂，3d抗折强度为5.4Mpa，28d抗折强度为8.9Mpa，3d抗压强度为25.3Mpa，28d抗压强度为50.1Mpa。工程采用的砂产地为广西砂场，级配区为Ⅱ，细度模量2.7，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1440kg/m3，含泥量1.2%。采用的石产地为广西石场，品种为花岗岩，规格度为5-31.5（mm），针片状颗粒含量为9.1%，表观密度为2650kg/m3，堆积密度为1450kg/m3，含泥量0.3%。外加剂掺量为2.22%，混合材运用了Ⅱ级粉煤灰与防锈剂两种，掺量分别为19.1%与2.34%，影响系数都为0.76。水采用自来水。

水泥比表面积为368m2/kg（大于300m2/kg），80u筛孔筛余为1.5%（小于10%）。初凝和终凝分别为165min与251min。安定性采用规程编号GB/T1346-2011的雷氏法得到检验结果为2。0mm，强度方面，抗折强度在龄期分别为3d与28d时平均值分别是5.4Mpa和8.9Mpa，抗压强度在龄期分别为3d与28d时平均值分别为25.3Mpa和50.1Mpa。外加剂pH值4.8，密度为1.038，均达到单项评定合格值。掺外加剂混凝土性能指标主要包括减水率、水泥净浆流动度、凝结时间和抗压强度比，其中减水率为20.4%，高于一等品要求的14%；水泥净浆流动度为190，高于厂控值的95%。初凝与终凝时间分别是263min与452min，抗压强度126，均合格。粉煤灰细度、需水量比、烧失量、含水量分别为23%、104%、6.1%、0，均达到Ⅱ级技术要求，符合GB/T1596-2005标准中Ⅱ级粉煤灰要求。对于砂而言，当筛孔公称尺寸分别为5.0、2.5、1.25、0.63、0.315和0.160时，累计筛余的检验结果分别为5.4、13.2、28.8、59.0、87.6与94.8，细度模数为2.7。对于碎石或卵石而言，筛孔尺寸分别为40.0、31.5、25.0、20.0、16.0、10.0、5.0和2.5时，累计筛余检验结果分别为0、3、21、40、73、87、94和98，试样属于5-31.5mm连续粒级碎石级配；含泥量，泥块含量，针、片状颗粒含量，压碎指标值合格。

K2、K3塔基础施工配合比中，水胶比为0.36，配合比（水泥：水：混合材：砂：石：外加剂）为1：0.44：0.27：1.59：2.58：0.028，含砂率为38.1%，坍落度为200mm，质量密度为2380kg/m3，各材料用量如下：水泥403kg、混合材98kg、防锈剂12kg、河砂640kg、碎石1040kg、水176kg、外加剂11.38kg。抗压强度7d为33.3Mpa，28d为49.9Mpa。

3总结

K2、K3塔基础预拌混凝土出厂强度均值为49.9N/mm2，标准值的保证率P为100&，采用非统计评定方法，合格率100%。K2、K3塔基础高性能海工混凝土配合比设计的成功为500千伏东海岛输变电工程作出巨大贡献，为类似工程提供借鉴。

参考文献：

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