石粉含量对大坝碾压混凝土性能的影响.pdf

水 力 发 电 第3 9 卷第6 期 2 0 1 3 年6月 眉 粉 含 量 对 大 坝 碾 压 混 凝 土 性 能 的 景 乏 晌 蔡胜华 ，陈文卓 ，张 杰 ( 长江水利 委员会长江科 学院 ，湖北武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 ：亭子口水利枢纽左岸天然砂石 骨料生产系统生产 的砂 中石粉含量只有 1 0 左右 ，无法满足碾压混凝土生产 需要 ，需外掺石粉增 加石粉含量 。通过试验研究 了 1 4 、1 6 、1 8 、2 0 不同石粉含量 对碾压混凝土 的拌和性能 、 力学性能及耐久性能的影 响 ，并与基准碾压混凝土进行了对 比。根据试 验研究成果 ，综合碾压混凝土的各项性能提 出，亭子 口水利枢纽大坝碾压混凝土用人工 昆 合砂 中的石粉含量控制在 1 6 1 8 较为适宜。 关键词 ：石粉含量；碾压混凝土；天然砂石骨料 ；性能 ；亭子 口水利枢纽工程 I mp a c t o f Ro c k p o wd e r Co n t e n t O n RCC P e rfo r m a n c e o f Da m CAI S h e n g h u a ， C HEN We n z h u o ， Z HANG J i e ( C h a n g j i a n g R i v e r S c i e n t i fi c R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h a n g j i a n g Wa t e r R e s o u r c e s C o mm i s s i o n Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ， H u b e i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e r o c k p o w d e r c o n t e n t o f a g g r e g a t e w h i c h i s p r o d u c e d b y t h e l e ft- b a n k g r a v e l a g g r e g a t e p r o c e s s i n g s y s t e m i n T i n g z i k o u Wa t e r C o n t r o l P r o j e c t i s o n l y a b o u t 1 0 ， t h a t u n a b l e t o me e t t h e r e q u i r e m e n t s o f r o l l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e p r o d u c t i o n T h e a g g r e g a t e mu s t b e mi x e d wi t h a r t i fi c i a l r o c k p o w d e r t o i n c r e a s e p o w e r c o n t e n t T h e i mp a c t s o f p o we r c o n t e n t s o f 1 4 ， 1 6 ， 1 8 a n d 2 0 o n mi x i n g p e r f o r ma n c e ， me c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d d u r a b i l i t y o f RC C a r e s t u d i e d b y e x p e r i me n t s ， a n d t h e r e s u l t s a r e c o mp a r e d wi t h r e f e r e n c e RC C Ac c o r d i n g t o t h e t e s t r e s u l t s a n d t h e r e q u i r e me n t s o n RCC p e r f o r ma n c e ， t h e p o we r i n t h e a r t i f i c i a l a g g r e g a t e o f RC C i n T i n g z i k o u Da m w i t h a c o n t e n t o f 1 6 t o 1 8 i s mo r e a p p r o p r i a t e Ke y Wo r d s ： r o c k - p o w d e r c o n t e n t ； R C C ； p e r f o rma n c e ； i mp a c t ； T i n g z i k o u Wa t e r C o n t r o l P r o j e c t 中图分类号 ： T V 4 2 3 ( 2 7 1 ) 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 0 7 4 0 3 O 引言 1 掺石粉的碾压混凝土配合比 石 粉 是 指 人 工 砂 生 产 过 程 中 产 生 的 粒 径 小 于 0 1 6 mm 的 微 细 颗 粒 。 过 去 ， 往 往 将 细 骨 料 中 的 0 0 7 5 0 1 6 mm 微 粒 冲 洗 掉 ， 费 时 费 力 。 然 而 研 究 表 明 ，砂 中含 有 适 当数 量 的 微 细 颗 粒 ，可 以 增 加 碾 压 混 凝 土 的 密 实 性 和 可 碾 性 ， 对 碾 压 混 凝 土 的 性 能 有 一 定 的 改 善 作 用 ， 还 可 以 降 低 工 程 造 价 。 因 此 ， 近 年 来 ， 人 们 对 石 粉 的 利 用 问 题 极 其 重 视 。先 后 进 行 了一 系 列 试 验 研 究 ，并 在 工 程 中 得 到 应 用 。 2 0 0 9年 1 0月 。亭 子 口水 利 枢 纽左 岸 天然 砂 石 骨料 生 产 系 统 生 产 的 砂 中石粉 含 量 只 有 1 0 左 右 ， 显然 无法 满 足 碾压 混 凝 土生 产需 要 ，因此 针 对 主体 工程 碾 压混 凝 土外 掺 石 粉 ，对不 同石 粉含 量 对其 混 凝 土 性 能 的 影 响 进 行 了 试 验 研 究 ，进 而 提 出 碾 压 混 凝 土 中石 粉含 量的最 佳范 围 。 髓W a r e r P o e r V o 1 3 9 N o 6 试 验 用 石 粉 取 自左 岸 天 然 砂 石 骨 料 生 产 系 统 自 制 石 粉 ，并 经 烘 干 后 使 用 。 石 粉 中小 于 0 1 6 mm 的 颗 粒含 量 占 8 l ， 0 0 8 mm 的 颗 粒 含 量 占 6 8 ，水 泥 采用华新 4 2 5中热 水泥 ，粉煤灰 为珞璜 I级粉煤灰 。 以二 期 工程 混 凝 土配合 比试 验推 荐 的 主体 工 程 使用 的 三级 配碾 压 混凝 土 配 合 比为 基准 ，配合 比参 数 如见 表 1 。将 石 粉 按 比例 掺 人 砂 中 ，使 砂 中石 粉 含量 分 别达 到 1 2 、1 4 、1 6 、1 8 、2 0 ，其 配 合 比参 数 与基 准碾 压 混凝 土 相 同 ，通 过与 无 外掺 石 粉 的 基 准 混 凝 土 对 比 ， 研 究 其 不 同 石 粉 含 量 对 碾 压 混凝 土性 能 的影 响效果 。 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 4 1 9 作者简介 ：蔡 胜华( 1 9 6 4 一) ，男 ，江西 南 昌人 ，教授 级高 工 主要从事水工材料试验研究 工作 第 3 9卷第 6 期 蔡胜华 ， 等： 石粉含量对大坝碾压混凝土性能的影响 2 试验结果及分析 2 1 石 粉 含量对 砂 细度 模数 的影 响 通 过 试 验 得 到 不 同石 粉 含 量 与细 度模 数 的关 系 见 表 2 。 从 表 2可 以 看 出 ， 随 着 石 粉 含 量 的 增 加 ， 砂子 的细 度模 数 随 之下 降 ，其 基本 规 律 是 ：石 粉 含 量 每增 加 2 ，砂子 的细度模 数 降低 约 0 0 5左 右 。 表 2 不 同石粉含量与细度模数的关系 2 2石粉 含量 对 碾压 混凝 土拌 和物 性能 的影 响 2 2 1 石粉含量对 VC值和含气量 的影响 不 同石 粉含 量与 VC值 和含 气量 关 系见表 3 。由 表 3可 以看 出 ，随着石粉 含量 的增加 ，碾压混 凝土 的 VC值 相应增加 ，也就是说 ，为获得 同一稠度 的碾压混 凝 土 其 用 水 量 略 有 增 加 。 掺 入 石 粉 后 含 气 量 相 应 降 低 因为微 细 的石 粉 颗粒 对 引 气剂 有 一 定 的 吸 附 作用 为达到一定 的含气量 ，应适 当增加 引气剂 掺量 。 表 3 不 同石粉含量对 V C值和含气量的影响 2 _ 2 2 石粉含量对碾压混凝土密实性的影响 碾 压 混 凝 土 的 密 实 性 可 用 其 振 实 容 重来 表 示 。 试 验 结 果 见 图 1 。从 图 1可 以看 出 ，随着 石 粉 含 量 的增 加 ，碾 压 混凝 土 中的 空 隙率 能 得 到填 充 ，其振 实 容重 也相 应增 大 ，密实 性有 所提 高 。 目 南 jl旺 jj 谣 缸 林 蜡 5 00 4 9 0 4 8 0 4 7 0 4 6 0 4 5 0 4 4 0 l 石粉含量 图 1 石粉含量与碾压混凝土压实容重的关系 2 3石粉含量对碾压混凝土力学性能的影响 2 3 1 石粉含量与抗压强度的关系 石 粉 含 量 与 碾 压 混 凝 土 抗 压 强 度 的 关 系 见 图 2 。 从 图 2可 以看 出 对 于抗 压 强 度 而 言 ，存 在 一 个 最 佳石 粉含 量 范 围 ，即石粉 含 量在 1 6 1 8 时 ，抗 压 强度 值 最 高 ：石 粉含 量 大 于 1 8 时 ，碾 压 混凝 土 抗 压 强度 随石 粉含量 的增 加而 呈下 降趋 势 。 曼 骥 H 耋 摄 石粉佾量 图2石粉含量与抗压强度的关系 2 3 2 石粉含量与极限拉伸值 的关系 不 同石 粉 含 量 碾 压 混凝 土 2 8 d龄 期 极 限拉 伸 值 在 6 2 1 0 - 6 7 0 x1 0 之 间 ；9 0 d龄 期 极 限 拉 伸 在 7 51 0 - 6 8 1 1 0 之 间 变 化 不 大 ，说 明石 粉 含 量 对 碾 压 混 凝 土 极 限拉 伸 值 影 响 不 明 显 ，但 是 仍 然 可 以看 出 ，石 粉 含 量 在 1 6 1 8 时 极 限拉 伸值 最 大 。 2 3 3 石粉含量与抗渗性能的关系 渗透 性 与 碾 压混 凝 土 结构 出现 孔 隙水 压 力 密 切 相 关 ，如 果 水 在 碾 压 混 凝 土 结 构 内 高 度 饱 和 ， 则 会 加剧 冻 融 破 坏 ，同时 ，渗流 可 以从 碾 压 混凝 土 结 构 中将 氢 氧 化 钙 和水 化水 泥浆 中的其 他 成 分带 走 ，使 其 强度 降 低 ，结 构 疏 松 。 因此 ，为研 究 碾压 混 凝 土 的 耐久 性 ，进 行 渗 透性 试 验 研 究 是必 要 的 ，从 图 3 可 以看 出 ： 石 粉 含 量 在一 定 范 围 内 ，可 以起 到 填 充碾 压 混凝 土空 隙的作 用 ，增加 碾 压 混凝 土 的密 实 性 ，即使 其 渗透 率 降低 ； 碾 压混 凝 土 骨料 问 的初 始 空 隙率 较 小 时 增 加 石粉 含量 对 碾 压 混凝 土 的密 实 性影 响 不 大 因此石 粉 含 量超 过 1 6 时 ，其 渗 透 系 数 基 本 趋 于 稳 定 。 2 3 4 石粉含量与抗冻性能的关系 不 同石 粉 含 量碾 压 混凝 土 的抗 冻试 验 结 果 见 表 4。试 验 结 果 表 明 ， 只要 保 证 含 气 量 在 4 0 以上 即使 石 粉含 量 达 到 2 0 ，碾 压 混凝 土 的抗冻 等 级 仍 然 可 以 达 到 F1 5 0 3 结论 石 粉 虽 属惰 性 材 料 ，但 人 工 砂 中有 一 定 的 石粉 含量 ，有 利 于碾 压 混凝 土性 能 的提 高 ，通过 试 验研 a t e r P o w e r V o 1 3 9 N o 6困 丽I 9 ； 幕 要 小 J 6 1吧 c uI o耳 0 暑 2 粉 岔量 图 3不同石粉含量与碾压混凝土渗透系数的关 系 究 可 得 到 以 下 结 论 ： ( 1 )适 宜 的石粉 含 量 可改 善 碾压 混 凝 土 的拌 和 性 能 人工 砂 中石 粉有 较好 的颗粒 形态 及颗粒 效 应 ， 能 填 充骨 料 间 空 隙 ，包 裹 骨料 表 面 ，提高 拌 和物 的 黏 聚 性 、抗 分离 性 ，降低 混 凝 土 的孔 隙率 ，提 高 碾 压 混 凝 土 的密 实性 ，特别 是 有利 于 碾 压混 凝 土 的振 动 液 化 效 果 。 ( 2 )适 宜 的石 粉含 量 能 提高 碾 压混 凝 土 的 密实 性 及 抗 渗性 能 。在 水胶 比 、胶凝 材 料 用量 不 变 的情 况 下 影 响碾 压 混凝 土 密实 性 及抗 渗 性 的 主要 因 素是 拌和 物 压实 不 密实 产 生 的空 隙 。人 工 砂 中适 宜 的石 粉 含 量 能 明 显 的 改 善 碾 压 混 凝 土 拌 和 物 性 能 ，有 效 填 充 骨 料 间 的 初 始 空 隙 ，提 高 振 实 容 重 ， 增 强 其 抗 渗 能力 。 ( 3)适 宜 的石 粉含量 能提 高碾压 混凝 土 的强 度 。 随 着 砂 中 石 粉 含 量 的 增 加 用 水 量 和 胶 凝 材 料 用 量 适 当的增 加 ，碾 压 混凝 土 抗压 及 抗 拉强 度 均 有不 同 程 度 的提高 。石粉 含量 在 1 6 1 8 左 右 时 ，9 0 d龄 期 抗 压 、轴 拉 强 度 分 别 比石 粉 含 量 在 1 4 时 提 高 约 29 0 和 2 4 4 ( 4) 石 粉 含 量 的 较 佳 范 同 。 根 据 本 次 试 验 研 究 成 果 ，综 合 碾 压混 凝 土 的各 项性 能 认 为 ，亭 子 口水 利 枢 纽 大 坝 碾 压 混 凝 土 用 人 工 混 合 砂 中 的 石 粉 含 量 控制在 1 6 l 8 较 为适 宜 。 参考文献 ： 1 蔡胜 华 ，陈文卓 ，等 嘉陵江亭 子 V I 水利枢纽 二期工程混 凝土 配合 比设计及性能试验研究报告 R 水利部长江科学院工程质 量检测中心、嘉 陵江亭子 口水利水 电开发有限公司 2 0 1 0 2 刘 海成 韦天琴 ，吴智敏 ，等 碾 压混凝土拱 坝的发展与 展望 J 人 民长江 ，2 0 0 4 ( 1 2 ) ： 3 2 3 4 3 何金 荣 ，曾正宾 ，谭建军 碾压混凝 土筑坝材料研 究 c 全 围 R C C D筑坝技术交流会议论文集 2 0 0 4 4 蔡 胜华 ，杨华 全 ，等 碾压混 凝土施工工艺 试验研究 J 长江 科学院院报 ，2 0 1 0 ，2 7 ( 2 ) ： 5 0 5 3 5 蔡胜华 ，孙明伦 ，等 石粉含 量对碾 压混凝 土性能 的影 响 J 长江科学院院报 ，2 0 0 7 ，2 4 ( 5 ) ： 7 6 7 8 ( 责任编辑焦雪梅) 鲁地拉水 电站导流洞成功下 闸 2 0 1 3年 4月 3 0日 1 0时 0 6分 ，由西北勘测设计研究 院承担设计任务 的金沙江鲁地拉水 电站导流洞成功下 闸，5月 1日凌晨 临时生态放水孔也成功下闸。导流洞 、临时生态放水孔的顺 利下 闸，标志着鲁地拉水 电站向 2 0 1 3年 6 月水库蓄水 ，首台机发电 的建设 目标又迈 出了坚实的一步 。 金沙江鲁地拉水电站是国家 “ 西 电东送 ”战略 电源点和云南省 “ 十一五” “ 十二 五”重大建设项 目之一 ，工程位于云南省 丽江市永胜县与大理 白族 自治州宾 川县交界 的金沙江 中游河段 ，是金沙江 中游水 电开发规划的第 7个梯级 电站 。电站 以发 电为 主 兼顾防洪 ，水库建成后具有库 区航运 、旅游等综合效益 。工程枢纽建筑物主要 由碾压混凝土重力坝 、河床溢流表孔 和底孔 、 引水 隧洞 、右岸地下厂房和开关站等建筑 物组 成 。电站设计 正常蓄水 位 1 2 2 3 m，总库容 1 7 1 8 亿 IT I ，总装机容量 2 1 6万 k W ( 6 3 6万 k W) ，多年平均发 电量 9 9 5 7亿 k W h ，电站建成后每年为国家节约标煤约 3 0 0万 t ，减排二氧化碳 约 8 0 0万 t 。 ( 中国水电工程顾 问集 团公司) 髓W a t e r P o u Je r V o 1 3 9N o 6