張 強(qiáng)， 羅 乙 川， 周 正 全

(1.中國(guó)水利水電第七工程有限公司科研設(shè)計(jì)院，四川成都 611730;2.華能瀾滄江糯扎渡建設(shè)管理局，云南普洱 665625)

1 概述

隨著粉煤灰技術(shù)的發(fā)展，粉煤灰已成為水工混凝土中不可或缺的摻合料，具有改善混凝土拌合物各項(xiàng)性能、減少混凝土的絕熱溫升、提高混凝土的耐久性等優(yōu)點(diǎn)，粉煤灰作為混凝土中的摻合料使用已經(jīng)非常成熟。糯扎渡水電站采用的粉煤灰需要從750 km以外的宣威、陽(yáng)宗海等地的火力發(fā)電廠運(yùn)抵工地，受粉煤灰運(yùn)價(jià)高及產(chǎn)量的限制，糯扎渡水電站除抗沖磨防空蝕混凝土采用宣威粉煤灰外，其余部位混凝土均采用水淬鐵礦渣粉與石灰?guī)r石粉按一定的比例混合后(簡(jiǎn)稱雙摻料)，代替粉煤灰加入混凝土中。

2 雙摻料設(shè)計(jì)指標(biāo)及檢測(cè)結(jié)果

2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

糯扎渡水電站雙摻料水淬鐵礦渣粉與石灰?guī)r粉質(zhì)量混合比例為50∶50，糯扎渡水電站設(shè)計(jì)要求對(duì)雙摻料的控制指標(biāo)為:細(xì)度≤20%，需水量比≤105%，燒失量≤25%，S03≤3%。從中可以看出，除燒失量指標(biāo)控制超出Ⅲ級(jí)粉煤灰外，其余指標(biāo)均按照Ⅱ級(jí)粉煤灰進(jìn)行控制。

2.2 雙摻料品質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果

石灰?guī)r粉、水淬鐵礦渣粉化學(xué)分析成果檢測(cè)見表1，混合后的雙摻料化學(xué)分析成果見表2，品質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)成果見表3。從檢測(cè)結(jié)果可以看出，按50∶50混合后雙摻料各項(xiàng)指標(biāo)可以滿足設(shè)計(jì)要求，需水量比低于100%，有一定的減水作用。石灰石粉的主要成分是Ca0，占50%以上，水淬鐵礦渣粉的主要成分為SiO2、CaO及Al2O3;石灰石粉7天活性指數(shù)高于28天，說明石灰石粉對(duì)早期強(qiáng)度有一定作用，但對(duì)后期強(qiáng)度沒有貢獻(xiàn);水淬鐵礦渣粉和雙摻料7天活性指數(shù)均低于28天，說明水淬鐵礦渣粉和雙摻料對(duì)后期強(qiáng)度發(fā)展有一定貢獻(xiàn)。

表2 雙摻料品質(zhì)檢測(cè)結(jié)果表

2.3 雙摻料性能試驗(yàn)結(jié)果

由于糯扎渡水電站混凝土溫控技術(shù)要求高，大體積部位混凝土多，混凝土因溫度、干縮等原因產(chǎn)生裂縫的幾率較大。雙摻料摻入混凝土后，不僅要考慮摻量對(duì)強(qiáng)度的影響，對(duì)水泥水化溫升、干縮的影響是必須考慮的問題。不同摻合料摻量水泥膠砂試驗(yàn)結(jié)果見表3;混凝土水化熱試驗(yàn)結(jié)果見表4，水泥膠砂干縮率試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表3 摻雙摻料水泥膠砂強(qiáng)度表

表4 摻雙摻料水化熱試驗(yàn)結(jié)果表

表5 摻合料水泥膠砂干縮試驗(yàn)結(jié)果表

試驗(yàn)結(jié)果分析:

(1)抗壓強(qiáng)度的變化規(guī)律:摻入摻合料后，水泥強(qiáng)度有一定降低，在摻量大于30%后抗壓強(qiáng)度比下降較為明顯，抗折強(qiáng)度在摻量大于30%后方有一定的下降，將有助于提高混凝土的抗裂能力。

(2)水化熱變化規(guī)律:雙摻料增加，水化熱降低;并且隨著雙摻料的增加水化熱降低幅度越大。

(3)干縮率變化規(guī)律:摻入雙摻料后，水泥膠砂干縮率降低，說明摻加雙摻料對(duì)控制干縮有一定的作用，在28 d齡期以后干縮增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩。

2.4 外加劑與雙摻料的相容性

水工混凝土具有施工強(qiáng)度大、耐久性要求高等特點(diǎn)，規(guī)范要求水工混凝土必須摻加外加劑。外加劑在改善或提高拌合物和硬化混凝土的性能中起著重要的作用。外加劑與水泥、雙摻料是否相容是開展配合比設(shè)計(jì)需要考慮的問題，為了解外加劑與雙摻料復(fù)合后對(duì)混凝土性能的影響，需要對(duì)使用的外加劑及雙摻料與水泥進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)。試驗(yàn)采用與外加劑檢驗(yàn)相同的方法，減水劑與引氣劑雙摻，雙摻料摻量固定為30%的比例進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 外加劑與雙摻料拌合物相容性試驗(yàn)結(jié)果表

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，減水劑與雙摻料相容性良好，混凝土用水量得到進(jìn)一步的降低，雙摻料對(duì)引氣劑有吸附作用，要達(dá)到相同的含氣量需要提高引氣劑的摻量，對(duì)坍落度損失未有明顯的改善，且混凝土泌水率有所增加。

3 混凝土施工配合比及性能指標(biāo)

3.1 混凝土配合比參數(shù)

糯扎渡水電站C4標(biāo)混凝土使用雙摻料的部位有溢洪道閘墩、邊墻、進(jìn)水口等，混凝土體積較大，主要使用的是C20～C25強(qiáng)度等級(jí)混凝土，糯扎渡水電站施工配合比參數(shù)見表7。

表7 糯扎渡水電站施工配合比參數(shù)表

3.2 混凝土強(qiáng)度發(fā)展情況

混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 常態(tài)混凝土全性能試驗(yàn)結(jié)果表

從混凝土強(qiáng)度分析，各等級(jí)混凝土抗壓強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)配制強(qiáng)度，拉壓比在7% ～8%左右，7 d齡期強(qiáng)度發(fā)展系數(shù)在63.4% ～73.6%之間，雙摻料摻量越大，后期強(qiáng)度發(fā)展越高，且均在正常范圍內(nèi)。

3.3 混凝土耐久性能

混凝土耐久性能包括混凝土抗?jié)B性和抗凍性能試驗(yàn)。糯扎渡水電站設(shè)計(jì)抗?jié)B指標(biāo)要求≥W8，抗凍指標(biāo)要求≥F100。從試驗(yàn)結(jié)果(表9)看，摻雙摻料混凝土抗?jié)B性能優(yōu)良，抗凍性能滿足設(shè)計(jì)要求，但動(dòng)彈模下降較多，反映出摻雙摻料混凝土抗凍性能較差，需嚴(yán)格控制拌合物含氣量。

表9 雙摻料混凝土耐久性能試驗(yàn)結(jié)果表

3.4 混凝土形變性能

形變性能包括極限拉伸試驗(yàn)和彈性模量試驗(yàn)。混凝土形變性能與混凝土強(qiáng)度密切相關(guān)，混凝土強(qiáng)度越高，一般極限拉伸與彈模值也隨之增大。從混凝土抗裂考慮，希望混凝土有較高的極限拉伸和較低的彈性模量。從試驗(yàn)結(jié)果(表10)看，C35混凝土極限拉伸值較高，達(dá)到了100×10－6以上。

表10 混凝土靜壓彈模及極限拉伸試驗(yàn)結(jié)果表

4 雙摻料混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量

糯扎渡水電站采用雙摻料已澆筑了上百萬(wàn)m3混凝土，混凝土拌合物和易性可以滿足施工需要，所生產(chǎn)的混凝土質(zhì)量?jī)?yōu)良，硬化混凝土各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。但在澆筑過程中也反映出一些問題，具體為:

(1)混凝土泌水較難控制，在混凝土采用大坍落度施工時(shí)泌水更加明顯，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在硬化混凝土表面形成水波紋等質(zhì)量缺陷，需要采用二次振搗和提高模板安裝工藝等措施加以保證。

(2)雙摻料混凝土抗凍性能較差，含氣量控制值一般為4% ～5%左右。在拌合樓控制時(shí)，要適時(shí)調(diào)整引氣劑摻量，嚴(yán)格控制混凝土含氣量在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，否則易造成抗凍指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

磷(鐵)礦渣在云、貴、川三省分布較廣，在目前粉煤灰供需矛盾越來越突出的情況下，做為一種價(jià)格低廉的新型混凝土摻和材，必然會(huì)在更多的水電工程中使用，應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。因此，通過試驗(yàn)研究，掌握這種材料的特性及其對(duì)混凝土性能的影響，投標(biāo)時(shí)可以合理的選擇報(bào)價(jià);施工應(yīng)用前，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，能夠恰當(dāng)?shù)倪x擇原材料的種類、優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)、制定出合理的施工技術(shù)措施。

在開展糯扎渡水電站配合比試驗(yàn)時(shí)，由于時(shí)間關(guān)系，沒有開展粉煤灰與雙摻料的比對(duì)試驗(yàn)，沒有掌握雙摻料與粉煤灰的異同點(diǎn)。如果解決了雙摻料抗凍性能較差、改善混凝土和易性效果不如粉煤灰明顯的弊病，那么，在抗沖磨防空蝕混凝土中采用雙摻料是完全可能的。