周啟坤，李迪光，王元安

（1.貴州拓海科技有限責任公司，貴州 貴陽550008；2.金安橋水電站有限公司，云南 麗江 674104）

金安橋水電站位于金沙江中游河段，是金沙江中游規(guī)劃的第五級電站，距云南省麗江市公路里程52.5 km，工程以發(fā)電為主，兼顧防洪，電站裝機容量4×600 MW。工程樞紐由碾壓混凝土重力壩、右岸溢流表孔及消力池、右岸泄洪 （沖沙）底孔、左岸沖沙底孔、壩后廠房及交通洞等永久建筑物組成。

碾壓混凝土重力壩壩頂高程1 424 m，最大壩高160 m，壩頂長度640 m，壩體共分21個壩段，大壩混凝土工程量約360萬m3，其中碾壓混凝土242萬m3。碾壓混凝土于2007年5月開始澆筑，2009年12月底澆筑完成。

1 石粉在碾壓混凝土中的作用

石粉是指顆粒小于0.16 mm的經(jīng)機械加工的巖石微細顆粒，它包括人工砂中粒徑小于0.16 mm的細顆粒和專門磨細的巖石粉末，其形狀與水泥顆粒相似，呈不規(guī)則的多棱體。在碾壓混凝土中，石粉的作用是與水和膠凝材料一起組成漿體，填充包裹細骨料間的空隙。

漿砂比從直觀上體現(xiàn)了碾壓混凝土材料之間的一種比例關系，是指碾壓混凝土灰漿體積 (膠凝材料、水及粒徑小于0.08 mm微石粉的體積之和)與砂漿體積的比值，是評價碾壓混凝土拌和物性能的重要參數(shù)，具有與水膠比、砂率、用水量三大參數(shù)同等重要的作用。一般要求碾壓混凝土的漿砂比大于0.42，漿砂比高，則碾壓混凝土骨料漿體包裹充分，可碾性好，液化泛漿及層間結合良好。

膠凝材料少、用水量低是碾壓混凝土的特點，因此，石粉含量就成為提高碾壓混凝土漿砂比的關鍵因素，增加砂中石粉含量，提高漿砂比，能顯著改善碾壓混凝土拌和物性能。

2 碾壓混凝土外摻石粉代砂的研究

碾壓混凝土施工規(guī)范要求人工砂細度模數(shù)宜在2.20～2.90，石粉含量宜在12%～22%。金安橋水電站工程采用玄武巖生產(chǎn)的人工砂石骨料，密度大、硬脆、彈性模量高、骨料表面粗糙、具有很強的吸附性，用玄武巖生產(chǎn)的人工砂石粉含量低，而設計要求人工砂石粉含量為16%～22%，小于0.08 mm的微石粉占石粉總量的50%以上。金安橋工程砂石系統(tǒng)加工生產(chǎn)的人工砂細度模數(shù)偏大，平均為2.89；石粉含量低，平均為12.7%，不能滿足設計要求。

為保證碾壓混凝土拌和物性能滿足施工要求，硬化混凝土性能滿足設計要求，提高砂中的石粉含量是非常有效的措施。但高石粉含量也有其不利的一面，大量的試驗研究表明，碾壓混凝土單位用水量隨著石粉含量的增加而增加，一般石粉含量每增加1%，單位用水量相應增加1～2 kg/m3，另外，石粉含量對混凝土強度、極限拉伸值、干縮值等影響也較大。為此，采用了外摻石粉代砂技術措施，并開展了大量試驗研究，以找出本工程碾壓混凝土的最佳石粉含量，改善拌和物性能，使層間接合良好，保證大壩碾壓混凝土的質(zhì)量。

2.1 不同石粉摻量對人工砂細度的影響

試驗用石粉由水泥廠采用石灰?guī)r粉磨加工而成，細度 （0.08 mm方孔篩篩余量）15.8%；人工砂細度模數(shù)2.79，石粉含量12.5%。隨著外摻石粉代砂量的增加，人工砂細度模數(shù)、石粉含量和顆粒級配也發(fā)生變化，石粉代砂量增加，石粉含量增大，砂的細度模數(shù)相應減小。試驗結果見表1。

表1 不同石粉摻量下砂顆粒級配試驗結果

2.2 石粉含量對碾壓混凝土性能的影響

為了研究外摻石粉含量對碾壓混凝土性能的影響，確定玄武巖骨料碾壓混凝土的最佳石粉含量，進行了玄武巖人工砂不同石粉含量 (14%、16%、18%、20%、22%)碾壓混凝土拌和物性能、力學性能、變形性能試驗研究。

采用永保中熱42.5水泥，攀枝花Ⅱ級粉煤灰，金安橋砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的玄武巖砂石骨料，六德水泥廠生產(chǎn)的石灰?guī)r石粉，ZB-1Rcc15緩凝高效減水劑和ZB-1G引氣劑，粗骨料比例為小石∶中石∶大石=30∶40∶30， 試驗結果見表 2。

表2 不同石粉含量碾壓混凝土試驗結果

由試驗結果可以看出：①當人工砂石粉含量增加到18%時，碾壓混凝土拌和物的外觀逐漸變好，VC值測試完成后，將混凝土從VC桶中倒出，試體表面基本光滑、密實，隨著石粉含量的增加，漿體變得充足，拌和物粘聚性增強。②當人工砂石粉含量從14%增加至22%時，用水量從86 kg/m3相應增加至94 kg/m3，即人工砂石粉含量每增加1%，碾壓混凝土用水量相應增加1 kg/m3。③當人工砂石粉含量從16%增加至22%時，28 d抗壓強度從22.4 MPa降低至19.2 MPa， 90 d抗壓強度從33.2 MPa降低至29.2 MPa；當石粉含量低于16%時，強度開始呈下降趨勢。④當人工砂石粉含量從16%增高至22%時，90 d極限拉伸值從78×10-6降低至 71×10-6，90 d抗壓彈性模量從38.3 GPa減小至35.1 GPa；當石粉含量低于16%時，極限拉伸值也隨之降低，彈性模量增大。⑤當人工砂石粉含量從14%增加至22%時，隨著石粉含量的增高，碾壓混凝土干縮率有規(guī)律地增大，干縮率隨齡期延長而增大。試驗表明，石粉含量增加的同時，碾壓混凝土干縮率增大，對大體積碾壓混凝土的抗裂性不利。

上述試驗結果表明：人工砂石粉含量對碾壓混凝土用水量、拌和物性能、抗壓強度、極限拉伸值、彈性模量均有較大影響。當石粉含量低于16%時，隨著石粉含量的降低，碾壓混凝土拌和物骨料包裹較差，抗壓強度、極限拉伸值也有降低的趨勢；當石粉含量高于20%時，隨著石粉含量的增加，碾壓混凝土拌和物骨料包裹充分，抗壓強度、極限拉伸值也有降低的趨勢。這些充分說明玄武巖人工砂中石粉含量的高低對碾壓混凝土的性能有較大影響。

綜上所述，金安橋水電站工程大壩碾壓混凝土中玄武巖人工砂石粉含量控制在18%～20%范圍時，碾壓混凝土綜合指標最優(yōu)。

3 石粉含量精確控制應用

金安橋工程大壩碾壓混凝土澆筑初期，綜合人工砂的石粉含量情況，以固定外摻8%石粉取代人工砂。根據(jù)試驗研究結果分析，以固定外摻8%石粉取代人工砂這種質(zhì)量控制方式，必然帶來混凝土質(zhì)量的較大波動，嚴重時會造成混凝土低強。抽樣統(tǒng)計2008年2月～4月澆筑的碾壓混凝土，使用的人工砂中的石粉含量最大值為16.8%，最小值為8.6%，再加外摻8%的代砂石粉，人工砂中石粉含量最大值達到24.8%，最小值為16.6%。由于沒有對外摻石粉代砂量進行精確的動態(tài)控制，致使碾壓混凝土中石粉總含量波動大，混凝土的質(zhì)量波動也大。對2008年2月～4月澆筑的C9020碾壓混凝土的強度實測值進行統(tǒng)計，組數(shù)為620，平均強度23.2 MPa，最大值35.3 MPa，最小值15.9 MPa，標準差3.44 MPa，保證率82.7%，強度波動大。2008年8月起，碾壓混凝土澆筑時，精確控制人工砂中的石粉含量為19%，即每班對人工砂中的石粉含量進行檢測，不足量由外摻石粉來補足。技術改進后，對2008年8月～2009年12月澆筑的C9020碾壓混凝土強度實測值進行了統(tǒng)計，組數(shù)為587，平均強度25.8 MPa，最大值 34.2 MPa，最小值 19.3 MPa，標準差2.76 MPa，保證率98.0%，碾壓混凝土的質(zhì)量得到很大提高。

4 結語

（1）從金安橋水電站工程大壩碾壓混凝土施工質(zhì)量控制統(tǒng)計分析可知，當人工砂中石粉含量不能滿足碾壓混凝土要求，需要以粉磨石粉代砂來增加石粉含量改善碾壓混凝土拌和物性能時，對外摻石粉量必須進行精確控制，即根據(jù)人工砂中石粉含量的高低來調(diào)整代砂石粉的摻量，確保摻入代砂石粉后石粉總量固定不變，才能確保碾壓混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）水利水電工程中使用的人工砂通常是處于水飽和狀態(tài)，當砂中石粉含量滿足碾壓混凝土要求時，即使石粉含量有小量波動，對混凝土質(zhì)量影響也并不大。

［1］ 田育功.碾壓混凝土快速筑壩技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2010.

［2］ DL/T 5433—2009 水工碾壓混凝土試驗規(guī)程［S］.