宗 培 軍， 蘭 旭 東

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

0 前 言

粉煤灰在混凝土中產(chǎn)生形態(tài)效應(yīng)、火山灰效應(yīng)和微集料效應(yīng)三種效應(yīng)。粉煤灰粒徑很小，多呈球形，表面比較光滑，這種球形小顆粒統(tǒng)稱(chēng)為微球，摻入混凝土中，可提高混凝土的和易性減少用水量。同時(shí)粉煤灰在混凝土中可起到微集料作用，充填在微小的空隙中,可混凝土。

粉煤灰摻入混凝土后,混凝土坍落度變大，保水性和粘聚性也得到提高。粉煤灰的細(xì)度小于水泥，它替代部分水泥后，使混凝土獲得更多的膠凝漿體體積，增加拌合物的粘聚性。粉煤灰的微珠顆粒對(duì)泌水通道起到堵截作用，可提高拌合物的保水性。粉煤灰的細(xì)微顆粒填充于混凝土中不夠致密的孔隙中，使原本填充其中的水分被釋放出來(lái)，提高了拌合物的流動(dòng)性。此外，粉煤灰延緩了混凝土初期的水化反應(yīng),隨著粉煤灰摻量的增加，明顯坍落損失明顯減少,滿(mǎn)足混凝土遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、澆筑的要求。

1 工程簡(jiǎn)介

毗河供水一期工程由引水樞紐、總干渠、干渠、充水渠及灌區(qū)渠系工程等組成。該工程主要建設(shè)內(nèi)容包括茍家灘引水樞紐、輸水總干渠一期工程(渠首朝陽(yáng)水庫(kù))、新生水庫(kù)充水渠、十里河水庫(kù)充水渠、鯉魚(yú)水庫(kù)充水渠、樂(lè)陽(yáng)干渠及灌區(qū)15條骨干渠配套工程。各類(lèi)渠道總長(zhǎng)381.36 km，其中總干渠長(zhǎng)156.3 km。該工程為Ⅰ等工程，設(shè)計(jì)引水流量22 m3/s。

茍家灘引水樞紐位于成都市新都區(qū)毗河中游，引水樞紐包括攔河閘、進(jìn)水閘及兩岸防洪堤。總干渠從茍家灘引水樞紐引水口起，向南東方向延伸。在金堂縣白果場(chǎng)下游設(shè)付家壩倒虹管跨沱江，經(jīng)平橋鎮(zhèn)、悃牛寨于大河壩設(shè)倒虹管跨陽(yáng)化河，再經(jīng)曾家灣、金順場(chǎng)，以后線(xiàn)路折向南東經(jīng)樂(lè)至縣城以南延伸至安岳縣的朝陽(yáng)水庫(kù)?？偢汕L(zhǎng)156.4 km，沿線(xiàn)總體地勢(shì)北西高、南東低，其中明渠(含暗渠)69.54 km；隧洞66座，長(zhǎng)51.82 km；渡槽57座，長(zhǎng)27.74 km；倒虹管4座，長(zhǎng)7.35 km。其中該工程渡槽采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的施工方法，部分渡槽高度達(dá)到20～30 m，因此保證渡槽槽身混凝土拌合物工作性能和耐久性能是保證渡槽槽身工程施工質(zhì)量的重點(diǎn)之一。

2 混凝土原材料

茍家灘引水樞紐項(xiàng)目槽身混凝土原材料使用情況如表1所示：

表1 毗河供水一期混凝土原材料列表

3 配合比調(diào)整

在茍家灘引水樞紐中，槽身中使用的混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)為C30W6F100。試驗(yàn)室初始設(shè)計(jì)的每立方米混凝土配合比如下：水泥372 kg,細(xì)集料743 kg,粗集料1 114 kg,水171 kg，外加劑3.72 kg，設(shè)計(jì)坍落度160～180 mm。但在實(shí)際施工過(guò)程中，深受當(dāng)?shù)丨h(huán)境影響，因天氣炎熱造成坍落度損失，極大程度上影響了槽身泵送混凝土的工作性能，導(dǎo)致在渡槽墩柱、槽身等部位施工中受到很大影響。項(xiàng)目部一方面受影響工程部位提前按夏季施工方案進(jìn)行施工，另一方面通過(guò)摻和粉煤灰調(diào)整原配合比設(shè)計(jì)，改善整體混凝土的施工性能。

在保證C30W6F100混凝土強(qiáng)度和耐久性均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的前提下，開(kāi)展以改善工作性能為目的進(jìn)行調(diào)整。在混凝土配合比調(diào)整上，采用先保持除膠凝材料外的其他參數(shù)配比不變，通過(guò)不同摻量的粉煤灰試拌觀察混凝土性能，以確定粉煤灰最優(yōu)摻量，最后再采取優(yōu)化的方式確定最終配合比。摻和粉煤灰后，試配配合情況如表2所示。

表2 茍家灘C30W6F100泵送混凝土調(diào)整試配表

3.1 工作性能

不同配比情況下，坍落度損失情況表見(jiàn)圖1。

圖1 不同粉煤灰比例試配混凝土坍落度損失圖

由圖1中的試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著粉煤灰摻量的提高，混凝土坍落度損失越來(lái)越少，有效地改善了混凝土的工作性能,提高了混凝土的施工質(zhì)量,使混凝土的自密實(shí)和可泵性得到提高。

不同配比情況下，混凝土凝結(jié)時(shí)間影響的結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同粉煤灰比例試配混凝土凝結(jié)時(shí)間圖

由圖2中的檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，摻入粉煤灰后，混凝土的初、終凝時(shí)間相對(duì)延遲，并且隨著摻量的提高， 凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)。從而得出結(jié)論：摻加粉煤灰會(huì)延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間。由于凝結(jié)時(shí)間直接影響混凝土的凝結(jié)硬化強(qiáng)度，凝結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)有助于混凝土后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)，同時(shí)還為遠(yuǎn)距離運(yùn)輸混凝土后的澆搗工序贏得更多時(shí)間，保證了現(xiàn)場(chǎng)施工有序進(jìn)行，提高了工程質(zhì)量。

同時(shí)在等量取代水泥時(shí)，隨粉煤灰摻量增加，水泥水化熱降低，且降低了混凝土溫升。粉煤灰還能消減峰值和推遲最高溫升出現(xiàn)的時(shí)間，這對(duì)槽身薄壁混凝土防裂和抗裂有很好效果。

3.2 力學(xué)性能

不同配比情況下，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同粉煤灰比例試配混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)圖

粉煤灰對(duì)混凝土的影響取決于其減水效果和火山灰效應(yīng)。由于粉煤灰自身的膠凝性比水泥小，須與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2產(chǎn)生二次反應(yīng)，因此摻加粉煤灰的混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，后期增長(zhǎng)率高，使得粉煤灰混凝土在強(qiáng)度較之普通混凝土出現(xiàn)后來(lái)居上的現(xiàn)象。這對(duì)水工混凝土建筑物來(lái)說(shuō)，能充分利用其后期強(qiáng)度的發(fā)展，有利于改善和提高混凝土性能。

一般水利工程強(qiáng)度評(píng)定以參照混凝土28 d抗壓強(qiáng)度為準(zhǔn)，但在實(shí)際情況中，粉煤灰水化時(shí)間為28～90 d之間。因此28 d以后摻粉煤灰的混凝土強(qiáng)度依然具有很高的增長(zhǎng)空間。圖3中所示也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。而且從圖中曲線(xiàn)趨勢(shì)分析，混凝土后期強(qiáng)度隨粉煤灰摻量的增加而增長(zhǎng)更明顯。但隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土早期強(qiáng)度降低比較明顯，當(dāng)摻量達(dá)到30%時(shí)，混凝土28 d抗壓強(qiáng)度為37.8 MPa，小于C30混凝土最低的配置強(qiáng)度f(wàn)cu,o=30+1.645×5.0=38.2 MPa，不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.3 耐久性能

調(diào)整配合比經(jīng)由混凝土抗凍及抗?jié)B試驗(yàn)4個(gè)不同粉煤灰比例試配混凝土的抗凍性能和抗?jié)B性能均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.4 混凝土調(diào)整結(jié)果

經(jīng)過(guò)對(duì)摻和不同比例粉煤灰后的混凝土各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)，特別是圖3強(qiáng)度增長(zhǎng)根據(jù)內(nèi)差法選定粉煤灰摻量為25%。最終茍家灘引水樞紐項(xiàng)目中槽身混凝土經(jīng)調(diào)整的施工配合比為：水泥272 kg/m3,粉煤灰91 kg/m3,細(xì)集料729 kg/m3,粗集料1 141 kg/m3,水167 kg/m3,減水劑3.63 kg/m3。

4 結(jié) 語(yǔ)

在毗河供水一期工程開(kāi)工初期，正置夏季，施工時(shí)氣候炎熱。又因水利工程施工線(xiàn)路較長(zhǎng)等特點(diǎn)，混凝土從拌制、運(yùn)輸、澆筑整個(gè)過(guò)程中水分蒸發(fā)較快，坍落度損失很大，導(dǎo)致混凝土泵送困難，影響施工進(jìn)度和工程質(zhì)量。為解決這一問(wèn)題，試驗(yàn)室分別從外加劑，摻和料方面入手調(diào)整配合比。經(jīng)使用該配合比后三個(gè)月的試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，平均出機(jī)口坍落度175 mm，7天強(qiáng)度28.6 MPa，28 d強(qiáng)度39.1 MPa,抗凍性能和抗?jié)B性能均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)因坍落度損失較小，凝結(jié)時(shí)間適宜。使混凝土滿(mǎn)足力學(xué)性能和耐久性要求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)粉煤灰最經(jīng)濟(jì)摻量，最大限度的改善了混凝土的性能，保證了整個(gè)項(xiàng)目工程進(jìn)度的順利進(jìn)行。