耿士超，張 成，鄧兆勛，寧順才

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

下凱富峽水電站位于贊比亞首都盧薩卡東南約90 km的Kafue河上，電站壩址距上游已建的上凱富峽電站尾水出口約6 km。本工程以發(fā)電為主，正常蓄水位579.0 m，庫(kù)容8 300萬(wàn)m3，裝機(jī)容量5×150 MW，混流式機(jī)組。

工程樞紐建筑物包括RCC攔河壩、壩身泄洪系統(tǒng)、右岸引水系統(tǒng)、調(diào)壓井和地面式廠房。下凱富峽水電站大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂長(zhǎng)度374.5 m，壩頂高程581 m，壩基高程450.5 m，最大壩高130.5 m，共分為19個(gè)壩段，其中4個(gè)溢流壩段、左岸7個(gè)擋水壩段和右岸8個(gè)擋水壩段；大壩中部設(shè)3孔溢洪道，弧門寬度15 m，高18 m。另在12號(hào)壩段EL 523高程設(shè)置直徑1 m的生態(tài)放水孔。其中RCC攔河壩需要澆筑碾壓混凝土約129萬(wàn)m3，總投資15億美元?；炷敛捎妹绹?guó)標(biāo)準(zhǔn)即ASTM規(guī)范，需要現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室針對(duì)不同的規(guī)范對(duì)粉煤灰進(jìn)行比對(duì)、檢測(cè)和判定。

1 粉煤灰性能要求對(duì)比

1.1 粉煤灰應(yīng)用范圍的差異

ACI標(biāo)準(zhǔn)屬于歐美常用標(biāo)準(zhǔn)，主要內(nèi)容是歐美國(guó)家對(duì)粉煤灰的應(yīng)用成果介紹，通過(guò)研究成果給其他在建及策劃項(xiàng)目以指導(dǎo)的參考性文件，不同于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)有行業(yè)劃分，限制要求相對(duì)較為寬泛，ACI標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于指出粉煤灰的標(biāo)準(zhǔn)制定依據(jù)和成果介紹。

國(guó)標(biāo)中對(duì)粉煤灰有具體的技術(shù)要求，不同建筑行業(yè)根據(jù)自身的工程的特點(diǎn)有自己的標(biāo)準(zhǔn)要求，例如水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)標(biāo)對(duì)粉煤灰提出了具體的技術(shù)要求，指標(biāo)詳細(xì)，不同建筑行業(yè)粉煤灰的技術(shù)指標(biāo)略有不同，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果一般都嚴(yán)于國(guó)標(biāo)要求。

1.2 粉煤灰各項(xiàng)性能指標(biāo)方面的差異

粉煤灰的指標(biāo)雙控：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)基本都是單一的檢測(cè)項(xiàng)目，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)往往會(huì)出現(xiàn)雙控指標(biāo)。粉煤灰ACI 232.2R-03中對(duì)于F類就是考慮粉煤灰燒失量與細(xì)度兩個(gè)指標(biāo)：F類粉煤灰當(dāng)燒失量超過(guò)6%時(shí)，要求最大篩余量小于34%（篩子尺寸45 μm）。

粉煤灰生產(chǎn)穩(wěn)定性要求：中國(guó)國(guó)標(biāo)要求較為寬泛GB/T 1596-2005僅僅以細(xì)度為控制標(biāo)準(zhǔn)。電力標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5055-2007以需水量比和細(xì)度為控制標(biāo)準(zhǔn)。歐美標(biāo)準(zhǔn)更重視生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定性。ACI 232.2R-03提出了粉煤灰密度和細(xì)度變化的連續(xù)性要求，即對(duì)一段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的粉煤灰細(xì)度和密度結(jié)果，進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)法分析，根據(jù)離差系數(shù)的大小判斷是否生產(chǎn)穩(wěn)定。

粉煤灰的干縮性能（砂漿棒法）：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)粉煤灰干縮性能要求。部分品種的粉煤灰摻入混凝土量超過(guò)30%，會(huì)出現(xiàn)明顯的干縮狀況，歐美標(biāo)準(zhǔn)充分考慮到這方面的問(wèn)題，在ACI 232.2R-03中提出粉煤灰干縮要求，當(dāng)購(gòu)買方提出要求，需要進(jìn)行純水泥砂漿與摻粉煤灰砂漿制成砂漿棒，通過(guò)砂漿棒法進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，觀察28 d后，干縮率是否明顯增加。

2 粉煤灰基本檢測(cè)參數(shù)試驗(yàn)方法具體差異

2.1 粉煤灰活性指數(shù)

ASTMC 311膠砂法見(jiàn)表1，中國(guó)國(guó)標(biāo)GB/T 1596膠砂法見(jiàn)表2。

通過(guò)對(duì)比膠砂和試驗(yàn)?zāi)z砂，分別按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行攪拌、試件成型和養(yǎng)護(hù)，試件體養(yǎng)護(hù)至齡期后，進(jìn)行對(duì)比膠砂和試驗(yàn)?zāi)z砂抗壓強(qiáng)度對(duì)比。從上面可以看出粉煤灰活性指數(shù)的檢測(cè)方法上均選用了膠砂強(qiáng)度對(duì)比的方法，但粉煤灰摻量的不同，相同的樣品檢測(cè)結(jié)果，美國(guó)規(guī)范的活性指數(shù)結(jié)果高于國(guó)內(nèi)規(guī)范。

表1 膠砂配比表[5] 單位：g

表2 膠砂配比表[3]

2.2 燒失量

中國(guó)電標(biāo)DL/T 5055，烘干試驗(yàn)約1 g，放置在高溫爐內(nèi)950℃±25℃條件下，灼燒15～20 min[2]。

ASTMC 311，烘干試驗(yàn)約1 g，放置在高溫爐內(nèi)750℃±50℃條件下，初始15 min，稱量一次，隨后5 min稱量一次，灼燒至恒重。

從方法上分析試驗(yàn)設(shè)備基本相同，試驗(yàn)條件設(shè)置的溫度差別較大。國(guó)內(nèi)規(guī)范通過(guò)調(diào)高溫度，在950℃高溫條件下，使粉煤灰的燃燒更充分，根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的粉煤灰生產(chǎn)工藝，合理考量確定燃燒時(shí)間和溫度，更貼近實(shí)際操作，更容易進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。美國(guó)規(guī)范偏向于理論化，通過(guò)現(xiàn)有的粉煤灰收集工藝，理論上認(rèn)定，750℃可使粉煤灰內(nèi)未燃燒完全的有害物質(zhì)完全燃燒，通過(guò)多次灼燒后稱量，以恒重確定燒失量，結(jié)果更接近理論值，實(shí)際操作難度加大。

2.3 細(xì)度

電標(biāo)DL/T 5055采用干篩法，烘干樣品約10 g放置在4 000～6 000 Pa負(fù)壓狀態(tài)下過(guò)0.045 mm篩，篩分3 min[2]。（停機(jī)后注意觀察篩余物，當(dāng)出現(xiàn)顆粒成球、粘篩或有細(xì)顆粒沉淀在篩框邊緣，用毛刷在將細(xì)顆粒輕輕刷開(kāi)，將定時(shí)開(kāi)關(guān)設(shè)定在手動(dòng)位置，再篩析1～3 min，直至篩分徹底為止）。

試驗(yàn)原理：利用氣流作為篩分的動(dòng)力和介質(zhì)，通過(guò)螺旋的噴嘴噴出的氣流作用使篩網(wǎng)里的待測(cè)粉狀物料呈流態(tài)化，并在整個(gè)系統(tǒng)負(fù)壓的作用下，將細(xì)顆粒通過(guò)篩網(wǎng)抽走，從而達(dá)到篩分的目的。

ASTMC 311采用濕篩法，烘干樣品約1g放置在65 000～73 000 Pa水壓下0.045 mm篩，沖洗1 min。篩余烘干至恒重[5]。

試驗(yàn)原理：利用水流和水壓力作為篩分的動(dòng)力和介質(zhì)，通過(guò)噴嘴噴出的水流作用使篩網(wǎng)里的待測(cè)粉狀物料呈留態(tài)化，并在水壓的作用下，將細(xì)顆粒通過(guò)篩網(wǎng)抽走，從而達(dá)到篩分的目的。

細(xì)度檢測(cè)國(guó)內(nèi)外在方法上有顯著的不同點(diǎn)，歐美規(guī)范很習(xí)慣于選擇濕篩法進(jìn)行，優(yōu)點(diǎn)是篩網(wǎng)不易變形，降低篩孔堵塞，提高準(zhǔn)確率。干篩法提高準(zhǔn)確率，首先要注意篩分后是否有球狀剩余物，因?yàn)槲覈?guó)很多地區(qū)氣候潮濕，大多工地試驗(yàn)設(shè)施相對(duì)簡(jiǎn)陋，空氣濕度偏大時(shí)，篩析過(guò)程中極易發(fā)生粉煤灰成球狀的現(xiàn)象，造成檢測(cè)結(jié)果誤差；其次需要定期對(duì)負(fù)壓篩進(jìn)行期間核查，并用標(biāo)準(zhǔn)粉對(duì)粉煤灰篩網(wǎng)進(jìn)行定期標(biāo)定，修正篩網(wǎng)系數(shù)。

通過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證，干篩法和濕篩法檢測(cè)結(jié)果相近。

2.4 含水率

中國(guó)電標(biāo)DL/T 5055，樣品50 g放置在烘箱內(nèi)溫度105℃～110℃，烘干至恒重[2]。

ASTMC 311，樣品10 g放置在烘箱內(nèi)溫度105℃～110℃，烘干至恒重[5]。

試驗(yàn)原理均采用粉煤灰放入規(guī)定的烘干箱內(nèi)烘至恒重，以烘干前與烘干后的試驗(yàn)質(zhì)量差，與烘干前的質(zhì)量之比，確定粉煤灰的含水量。

含水率檢測(cè)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)基本一致。

2.5 安定性

中國(guó)電標(biāo)DL/T 5055沸煮法

表3 凈漿配比表[2]

養(yǎng)護(hù)24 h±2 h，放置在沸煮箱內(nèi)180 min±5 min。

沸煮法試驗(yàn)原理：應(yīng)用雷氏夾測(cè)定儀,檢測(cè)粉煤灰中游離氧化鈣造成的體積安定性，從而評(píng)判粉煤灰的質(zhì)量。

ASTMC 311蒸壓法：首先成型水泥漿液試件，在溫度216℃±2℃、壓力2.4 MPa±5%條件下蒸煮3 h，測(cè)量其膨脹率[5]。

試驗(yàn)原理：蒸壓沸煮法應(yīng)用蒸壓釜蒸壓后測(cè)定試件膨脹率，從而判定被檢測(cè)粉煤灰中游離氧化鈣造成的體積安定性是否合格，以此評(píng)判粉煤灰的質(zhì)量。

英國(guó)規(guī)范與中國(guó)國(guó)標(biāo)相近，采用沸煮法檢測(cè)粉煤灰。

2.6 需水量比

中國(guó)電標(biāo)DL/T 5055見(jiàn)表4。

表4 膠砂配比表[2]

試驗(yàn)原理：測(cè)定試驗(yàn)?zāi)z砂與對(duì)比膠砂的流動(dòng)度，以二者之間的流動(dòng)度達(dá)到130～140 mm時(shí)，加水量之比確定粉煤灰的需水量比。

ASTMC 311見(jiàn)表5。

表5 凈漿配比表[5]

試驗(yàn)原理：測(cè)定試驗(yàn)凈漿與對(duì)比凈漿，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的加水量之比，確定粉煤灰的需水量比。

歐美規(guī)范采用凈漿法測(cè)定需水量比，中國(guó)國(guó)標(biāo)采用膠砂流動(dòng)度法測(cè)定粉煤灰需水量比。

3 判定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果

表6 標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)比表[4]

活性指標(biāo)。國(guó)內(nèi)對(duì)粉煤灰活性指沒(méi)有具體要求，歐美規(guī)范對(duì)粉煤灰7 d、28 d，膠砂強(qiáng)度比均有要求。可以看出歐美規(guī)范更注重粉煤灰后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)，將粉煤灰后期強(qiáng)度增長(zhǎng)做了具體的要求。

判定標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)規(guī)范中，粉煤灰的分級(jí)不考慮是C類還是F類，均采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)等級(jí)。美國(guó)規(guī)范則是根據(jù)粉煤灰的生產(chǎn)工藝進(jìn)行分類，根據(jù)粉煤灰的燒失量，界定粉煤灰的類別。

粉煤灰細(xì)度的界定。國(guó)內(nèi)規(guī)范通過(guò)篩余量分為三個(gè)等級(jí)，而美國(guó)規(guī)范相對(duì)寬松，只要≤34%都符合規(guī)范要求。美國(guó)規(guī)范更注重粉煤灰在混凝土中的性能狀態(tài)，對(duì)其本身物理指標(biāo)相對(duì)要求寬泛，只要應(yīng)用于混凝土中的粉煤灰，體現(xiàn)出自身的微集料效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)、活性效應(yīng)即可應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程。

粉煤灰含水量。歐美規(guī)范比國(guó)內(nèi)規(guī)范更加寬泛。

安定性。英國(guó)規(guī)范與中國(guó)國(guó)標(biāo)相近，采用沸煮法檢測(cè)粉煤灰。美國(guó)規(guī)范采用蒸壓法，通過(guò)高溫高壓的方式測(cè)定試件膨脹率，是通過(guò)模擬手段，加速粉煤灰在混凝土中的作用，從而充分反映摻粉煤灰混凝土后期的膨脹率，避免摻粉煤灰混凝土后期膨脹率過(guò)高，導(dǎo)致裂縫等缺陷產(chǎn)生。雖然方法不同，但都是通過(guò)高溫、高壓來(lái)加速粉煤灰膨脹，以檢測(cè)摻粉煤灰凈漿試件的膨脹情況。

需水量比。中國(guó)國(guó)標(biāo)采用水泥膠砂流動(dòng)度法檢測(cè)，通過(guò)基準(zhǔn)的純水泥與摻入30%粉煤灰膠砂的用水量百分比，來(lái)測(cè)定需水量比。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用凈漿法檢測(cè)，通過(guò)基準(zhǔn)的純水泥與摻入25%粉煤灰凈漿，在標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)用水量的百分比來(lái)測(cè)定需水量比。兩種方法不同，粉煤灰的摻量也不同，判別標(biāo)準(zhǔn)因粉煤灰的生產(chǎn)工藝不同結(jié)果也大不相同，判定結(jié)果上歐美規(guī)范根據(jù)各種類型粉煤灰進(jìn)行不同分類，中國(guó)國(guó)標(biāo)則根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)一判定為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)等級(jí)。

4 結(jié)論

國(guó)標(biāo)與歐美標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)粉煤灰的定義與分類方法基本一致。

歐美標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)介紹了粉煤灰的玻璃體成分、物理特性及化學(xué)成分，通過(guò)分析說(shuō)明對(duì)粉煤灰的影響，國(guó)標(biāo)中無(wú)相關(guān)內(nèi)容介紹。

國(guó)標(biāo)與歐美標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)粉煤灰的活性指數(shù)、燒失量、細(xì)度、含水率、安定性、需水量比在試驗(yàn)方法及技術(shù)指標(biāo)方面均存在一定差異。其中細(xì)度和安定性方法差別較大，將直接影響粉煤灰等級(jí)判定結(jié)果。

美國(guó)規(guī)范中ACI標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合ASTM C 595、ASTM C 1157，對(duì)粉煤灰在混凝土中的應(yīng)用做了全面的解讀，根據(jù)不同區(qū)域的氣候環(huán)境和外加劑摻量等條件下的配合比調(diào)整做了簡(jiǎn)要的介紹，沒(méi)有計(jì)算公式、技術(shù)指標(biāo)要求和試驗(yàn)方法。在國(guó)內(nèi)水電標(biāo)準(zhǔn)DL/T5055-2007中，對(duì)粉煤灰在水工混凝土中的應(yīng)用提出了明確規(guī)定，對(duì)粉煤灰最大摻量、膠凝材料用量、配合比設(shè)計(jì)以及施工過(guò)程中的養(yǎng)護(hù)等方面均做了詳細(xì)要求。

綜上所述，歐美粉煤灰規(guī)范主要用于指導(dǎo)工程策劃和設(shè)計(jì)，沒(méi)有行業(yè)區(qū)分和限制，更注重指標(biāo)依據(jù)和技術(shù)原理的分析，指標(biāo)相對(duì)較為寬泛，更多從理論角度論述成果，從而去指導(dǎo)施工。國(guó)內(nèi)規(guī)范規(guī)定相對(duì)更具體，適宜現(xiàn)場(chǎng)操作，有明確的行業(yè)和區(qū)域限制。