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原材料对马渡河电站大坝混凝土配合比的影响及分析 摘要 关键词 1工程概 况 蒋娟梅 ( 葛洲坝集团试验检测有限公司 湖北宜昌4 4 3 0 0 2 ) 大坝混凝土配合比设计是质量控制的重要保证， 本文通过对马渡河混凝土配合比设计过程中出 现的单位用水量偏高、 含气量偏低的情况进行分析， 总结了混凝土配合比设计过程中集料、 外加 剂及水泥等因素对配合比的影响。 混凝土 ； 配合 比； 原材 料 中图分类号 ： T V 4 3 1 文献标识码 ： B 马 渡河 水 利水 电枢纽 工 程 所 在 的泗 洋 河流域 为清 江上游 右岸 的一 级 支流 ， 是五 峰 县境内的第二条大河， 马渡河电站坝址位于 泗洋 河下 游 的马 渡河 段 ，距河 口 5 2 k m， 其 坝址 以上控 制 面积 3 9 2 9 k m ， 坝 址处 年平均 流量 1 1 0 m 3 s ， 年径流总量 3 4 7亿 I l l ， 坝顶 高程 3 0 4 0 m， 正常蓄水位 3 0 0 0 m， 发电死水 位 2 7 0 0 m， 水库总库容 2 4 6 3万 f n 3 ， 最大设 计坝高 9 9 m。 马渡河水电枢纽工程是泗洋河 流域 开发 的首期项 目， 是 马渡 河干 流梯级 开 发的骨干工程。马渡河水 电站工程总投资 2 4 8亿元 ， 年 利 用 小 时 3 2 0 0 h ， 多 年 平 均 发 电量 9 3 0 0万 k W h 。 2设计技术要求 3 1 水泥 试验采用华新水泥( 宜昌) 有限公司普通 4 2 5 水泥， 其品质检测成果见表 2 。 从表 2可见 ，水 泥所检各项 指标均满 足 硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥) ( C B 1 7 5 1 9 9 9 ) 标准要求。 3 - 2粉煤灰 采用石 门恒 兴及石 门金源 电厂 的 级 粉 煤灰 ， 其 品质检验成果见表 3 。 从 表 3可见 ， 两种粉煤灰所检各项指标 均 满足 D I J T 5 0 5 5 1 9 9 6中级粉煤灰要求。石 门恒兴粉煤灰细度和需水量t L d , 于石门金源 表 2 粉煤灰， 但其烧失量和三氧化硫含量高于石门 金源粉煤灰。 3 3细骨料 细骨料 采用 坝肩开挖料 场和李 家槽料场 人工砂， 品质检测成果见表4 。 从 表 4检 测成 果看 ， 坝肩 开挖 料 场人工 砂的吸水率较李家槽料场人工砂的吸水率 高， 坝肩开挖料场人工砂的坚固性指标超出 规范要求 ， 其他指标检测结果均满足 水工 混凝土施工规范) ( D L T 5 1 4 4 2 0 0 1 1及 水工 碾压混凝土施工规范 ( D I J T 5 1 l 2 2 O 0 H0 1 标 准要 求 。 水泥检测成果表 检验项 目 安定性 细度 碱含 凝结时间 抗折强度( M P a ) 抗压强度( M P a ) 密 度 水 泥厂家 ( mm) f 1 量 ) 初凝( m i n 1 终凝f h 1 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d ( k g m 3 ) 华新 O 1 O 0 - 8 6 2 3 5 4 ， 8 8 6 4 8 9 2 8 - 8 4 6 4 3 0 0 0 规范要求 5 O 1 O 4 5 1 O 3 5 6 5 1 6 O 4 2 5 3原材料的性能检测 首 先对原材料性能进 行逐项检测 ，查找 可能存在的因素。原材料性能检测成果如下： 表 1 粉煤灰 品质检测结果表 、 试验项 目 表观密度 细度 ( 0 0 4 5 mm方 需水 量 烧失 量 三氧化 含水率 厂家 ( k g m ) 孑 L 筛筛余量 ) ( ) 比( ) ( ) 硫( ) ( ) 石门恒兴 2 5 0 0 1 4 2 9 6 7 4 9 0 6 9 0 石门金源 2 4 7 0 1 7 6 l O 5 4 6 8 O 5 0 O 级粉煤灰标准 2 0 1 O 5 8 3 1 大坝混凝土强度等级及主要技术指标 抗 渗 抗冻 抗拉强度 极 限拉伸值 保证率 V C值 限制 部位 种类 粉煤灰 等级 等级 f MP a 1 ( 1 0 f 1 ( s ) 水 灰比 1 坝 体 上 游 面 c 9【】2 0 二 级 配 碾 压 砼 级 5 O W 8 F 1 0 0 2 O 8 5 8 5 3 5 0 4 8 2 坝体内部下游面 c 0 三级配碾压砼 级 5 5 W6 F l 0 0 2 0 8 5 8 5 3 5 0 5 O 3 坝基 、 坝肩 、 垫层 、 廊道周围 C 9 0 2 0三级配变态砼 级 5 0 W8 F 1 0 0 2 0 8 5 8 5 O 5 5 4 上游防渗混凝土 C 0 二级配变态砼 级 5 0 W8 F 1 0 0 2 O 8 5 8 5 O 5 O 5 廊道顶部预制构件 C 2 5二级配常态砼 W6 F 1 0 0 0 5 0 6 厂房防洪墙 c 2 0 二级配常态砼 W6 F 1 0 O 8 5 8 5 O 5 O 注 ： 1 _ 本工程为碾压砼 双曲拱 坝， 其施 工生产的砼强度保证率应为抗压强度不低 于设 计强度 等级 的 9 5 。 砼应均 匀， 离差 系数 C v 2 5 5 0 1 0 5 浅于标准色 5 l 6 2 5 1 5 备 注 1 为坝肩开挖料场粗骨料； 2 为李家槽料场粗骨料。 表 6 掺高效减水剂混凝土-陛能试验结果表 减水 剂 减水剂 掺量 含气量 减水 率 泌水率 比 凝结时间差( mi n ) 抗压强度 比( ) 种类 名称 ( ) ( ) ( ) ( ) 初凝 终凝 3 d 7 d 2 8 d 缓凝 高 F D N 一 4 1 5 2 9 2 7 8 O + 2 6 7 + 2 7 4 2 2 2 1 9 6 1 6 9 效减水 剂 N OF - 2 B 1 5 3 4 2 7 2 2 5 9 + 8 8 2 + 9 7 4 1 6 0 1 6 4 1 4 1 标准要求 3 0 1 5 1 o 0 + 1 2 0+ 2 4 0 1 2 5 1 2 5 1 2 0 3 _ 4粗骨料 品质检测 采用坝肩开挖料 场和李 家槽料场 的人 工粗骨料， 原状骨料运到试验室后， 经筛分 处理后进行室内试验。处理后的粗骨料品 质检测成果见表 5 。 3 5外加剂 在混凝土中掺入适应性好的外加剂， 可 有效改善混凝土的陛能， 节约水泥用量， 降低 成本。室内试验采用荆州鑫城特种材料有限 公司生产的F D N 一 4 缓凝高效减水剂( 粉剂) 、 山东 淄博 开发区华伟建材有 限公 司生产的 N OF 一 2 B减水剂 ( 粉剂 ) ， 上海麦斯 特有限公 司的A I R 2 0 2 引气剂( 液态) 。 掺减水剂、 引气 剂混凝土性能检测按 水工混凝土外加剂技 术规范) ( D L T 5 1 0 0 1 9 9 9 ) 进行， 掺减水剂混 凝士陛能试验成果见表 6 ， 掺引气剂混凝土 性能试验成果见表 7 。 3 6拌和用水 采用葛洲坝城区生活用水。 4室 内混凝土配合比设计试验 试验采用华新 P 0 4 2 5水 泥 ， 石门恒兴 及 石门金源 电厂的 级粉煤灰 ，荆州鑫城 特种材料有限公司生产的 F D N 一 4缓凝高 效减水剂( 粉剂) 及山东淄博开发区华伟建 材 有 限 公 司生 产 的 NO F 一 2 B减 水 剂 ( 粉 剂) ，上海麦斯特有限公司的A I R 2 0 2引气 剂( 液态 ) 。试验 时减水剂 均配制成 2 0 浓 度的溶液， 引气剂配制成5 浓度的溶液使 用， 抗裂剂按原液质量掺入。 骨料分别采用 坝肩开挖料场骨料和李家槽料场骨料进行 试验 。 在试验过程 中出现了用水量偏大 、 含 气量偏低的异常情况，针对此种现象进行 了技术分析。 4 1 坝肩开挖料场骨料混凝土用水量偏高 及含气量偏低原因分析试验 在进行混凝土试拌时发现， 采用坝肩开 挖料场骨料拌制的混凝土用水量较大， 混凝 土引气困难， 经与委托方协商， 进行了原因分 析试验。 4 1 1不同外加 剂 、胶凝 材料对 混凝 土用水 量及含气量的影响分析 由于外加剂与胶凝材料可能会存在适 应性问题 ， 分析试验采用二级配碾压与常 态混凝土 ， 工程用 砂石骨料 ， 常态混凝 土小 石与 中石 比例采用 4 5： 5 5 ，碾压 混凝土小 石与中石比例采用 5 0： 5 0 ，通过更换不同 厂家的减水剂和引气剂，以及不同厂家的 水泥及 粉煤灰 ， 进行对 比分析试验 ， 为便于 比较 ， 减水剂掺量均采用 0 8 ， 引气剂常 态 混凝 土采 用 AI R2 0 2和 D H 9 ， AI R 2 0 2掺 量为 4 1 0 0 0 0 ， D H 9 掺量为 1 5 1 0 0 0 0 ， 碾压 混凝 土采用 AI R 2 0 2， 掺量 为 】 1 1 0 0 0 0 。试 验成果见表 8 。 从表 8 可 以看出 ，减水剂采用 0 8 掺 量 ， A I R 2 0 2 采 用4 1 0 0 0 0 ， DH 9 采 用 1 5 1 0 0 0 0掺量时 ，采用不同厂家的减水剂 及引气剂 ，以及不 同厂家水泥和粉煤灰 ， 碾 压混凝土和常态混凝土用水量均偏大， 含气 量均偏低， 说明外加剂和水泥、 粉煤灰不是 导致用水量偏高 的主要原因。 4 1 2砂及砂 中石粉含量对混凝土用水量及 含气量的影响分析 试验采用金安桥工程 用砂进行对 比试 验 ， 水胶 比、 砂率 、 外加剂掺量 均保持不变 ， 仅更换砂子 ， 试 验成果见表 9 。 从表 9 可以看出， 在水胶 比、 砂率、 外 加剂 品种及掺量 、 胶材 品种 、 粗骨料 品种 相 同的情况下，用金安桥工程用砂拌制的常 态混凝土和碾压混凝土，均比本工程用砂 拌制 的 昆 凝土单位用水量有较大幅度降 低， 而混凝土含气量有较大幅度提高 ， 说明 砂是导致混凝土用水量偏高、含气量偏低 的主要原因。 考虑到砂 中石粉 含量 可能会导致 混凝 土用水量偏高和含气量偏低， 采用常态二级 C o 、 、 C C 表 7 掺引气剂混凝土性能试验结果表 掺量 含气量 减水率 泌水率比 凝结时间差( m i n ) 抗压强度比( ) 引气剂剂种类 减水剂名称 ( ) ( ) ( ) ( ) 初凝 终凝 3 d 7 d 2 8 d AI R2 0 2 0 01 6 0 9 4 3 7 6 - 5 0 6 4 1 2 7 1 2 0 1 1 5 引气剂 标准要求 4 55 5 6 7 0 -9 0+l 2 O 9 O 9 0 8 5 表 8 不同 l J n 剂、 胶凝材料混凝土试拌成果表 用水量 砂率 粉煤灰掺量 减水剂掺量 引气剂掺量 V E 坍落度 含气量 混凝土种类 水灰比 备 注 ( k g m ) f 1 f 1 f 1 f 万1 ( S ) ( m m) ( 1 O5 O 1 75 3 8 ， FDN一 4 O8 AI R2 O 24 ， 3 1 2-2 05 O 1 6 2 3 8 J M I 1 0 8 AI R2 0 2 4 3 2 1 2 本工程用 05 O 1 6 5 3 8 ， FDN一3 0 8 AI R2 0 24 ， 1 7 1 4 常态混凝土 水泥 05 0 l 7 0 3 8 DH一1 B 0 8 AI R2 0 24 | 2 0 1 5 O5 0 1 7 5 3 8 FDN一4 0 8 DH9 1 5 ， 6 0 2 - 3 0 5 O 1 6 7 3 8 F D N 一 4 0 8 A I R 2 0 24 | 3 2 2 5 金安桥用水泥 0 5 0 1 2 8 4 1 5 0 F D N 一 4 0 8 AI R 2 0 2 1 1 7 ， 2 _ 2 本工程用水泥及 0 5 0 1 2 2 4 1 5 0 J M I 1 0 8 A I R 2 0 2 l 1 5 5 | 2 - 2 粉煤灰 碾压 昆 凝土 南 水北调 工程用 0 5 0 1 3 3 4 l 5 0 F D N 一 4 0 8 AI R 2 0 2 1 l l O 2 9 粉煤灰 表 9 不同砂子混凝土试拌成果表 混凝土种类 水灰比 用水量( k g m 3) 砂率 1 粉煤灰掺量( 1 减水剂掺量( ) 引气剂掺量( ， 万) V C ( s ) 坍落度( m m ) 含气量( ) 备 注 O 5 0 l 7 O 3 8 l F D N 一 4 O 8 A I R 2 0 24 | 4 8 2 1 本工程用砂 常态砼 O 5 O 1 4 9 3 8 F D N 一 4 0 8 A I R 2 0 24 | 6 2 9 0 金安桥砂 0 5 0 1 2 8 4 l 5 0 F D N 一 4 0 8 AI R 2 0 2 l 1 7 O ， 2 -2 本 陧用砂 碾 压砼 0 5 O 1 0 6 4 1 5 0 F D N 一 4 0 8 AI R 2 0 2 1 1 4 0 3 2 金安桥砂 表 1 0 砂不 同石粉含量混凝土试拌成果表 混凝土 水灰比 用水量 砂率 粉煤灰掺量 减水剂掺量 引气剂掺量 V C 坍落度 含气量 备 注 种类 ( k g m3) f 1 f 1 f 、 f 万1 ( S ) f mm 1 f 1 O 5 0 1 6 8 3 8 F DN 一 4 O 8 AI R 2 0 24 | 4 6 2 1 石粉 1 7 6 O 5 0 1 7 0 3 8 ， F D N一 4 O 8 AI R 2 0 24 ， 5 3 2 1 石粉 1 5 4 常态 O 5 O l 7 0 3 8 F D N一 4 0 8 A I R 2 0 24 | 4 8 2 1 石粉 1 4 - 8 混凝土 0 5 0 1 6 3 5 3 8 | F DN 一 4 0 8 AI R 2 0 2 4 2 3 2 5 石粉 8 0 ， 5 0 1 5 7 3 8 | F D N一 4 0 8 A I R 2 0 2 4 ， 2 8 2 7 石粉 4 O 5 O 1 5 O 3 8 F D N一 4 1 2 AI R 2 0 2 7 | 3 4 3 0 石粉 1 2 配混凝 土进行 了不 同石粉含量砂对 混凝土用 水量和含气量的影响试验 ， 试验成果见表 1 0 。 试验表明， 随着石粉含量的降低 ， 混凝土 用水量略有降低 ， 含气量略有提高， 但变化幅 度 不大 ， 因此 ， 砂 中石粉含量 的多少不是影 响 混凝土用水量和含气量的主要因素 。 5原因分析及结论 上述试验结果 表明 ，导致 混凝土用水 量 偏大、 含气量偏低的主要原因是工程使用的人 工砂 ， 砂 中石粉含量多少对混凝土用水量和含 气量影响不大 ， 分析原因应是破碎砂子所采用 的岩石岩性所致。但根据 关于马渡河水电工 程 大坝碾压混凝 土配合 比中需水 量大的 问题 讨研函 中所述， 目前大坝坝区周围及初设中 的料场 ， 均为二 迭系下统栖霞组 岩石 ， 岩性 呈 深灰色， 间或夹有马鞍组岩石， 呈黑色， 质地较 为松散及破碎 。大坝砂石 料不 可能在 4 0 k m以 外找矛口 组灰岩或去长江边运江砂， 故在后续 的试验中仍采用原有的原材料进行， 通过加大 减水剂和引气剂掺量达到降低混凝土用水量 和提高混凝土含气量 的目的。 总之 ， 不同的混凝土原材料在设计配合 比时可 能会遇 到各 种不 同的情 况 ， 希望 通过 马渡 河 混凝 土 配合 比的这 些 现象 可 以 对 以 后的配合比设计工作有所帮助。陕西水利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝)