李全意 曹大瓊 金強(qiáng) 李梓濃 許潘艷

中國(guó)水利水電第四工程局有限公司 青海西寧 810007

1 工程概況

白鶴灘水電站是長(zhǎng)江開發(fā)治理的控制性工程，工程以發(fā)電為主，兼顧防洪，并有攔沙、發(fā)展庫(kù)區(qū)航運(yùn)和改善下游通航條件等綜合利用功能，是西電東送骨干電源點(diǎn)之一。

白鶴灘水電站大壩混凝土雙曲拱壩最大壩高289m，壩體混凝土方量約895.4m3，計(jì)及加工、運(yùn)輸與堆存損耗后共需人工骨料約940.2 萬(wàn)m3，其中粗骨料625.7 萬(wàn)m3，細(xì)骨料314.5 萬(wàn)m3。自大壩混凝土開澆以來(lái)，旱谷地砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)過逐步調(diào)試和試生產(chǎn)，成品骨料品質(zhì)逐漸趨于穩(wěn)定，旱谷地料場(chǎng)6 月至8 月各級(jí)配骨料生產(chǎn)比例為特大石：大石：中石：小石=32：27：23：18。

目前料場(chǎng)骨料比例基本接近特大石：大石：中石：小石為30:30:20:20 比例要求。但實(shí)際生產(chǎn)的特大石和大石出現(xiàn)的遜徑及從料場(chǎng)運(yùn)往拌和系統(tǒng)過程中骨料跌落破碎，導(dǎo)致特大石遜徑量進(jìn)一步增加，進(jìn)而特大石的實(shí)際需求量進(jìn)一步提高，表1 為旱谷地骨料生產(chǎn)及供應(yīng)情況。為了解決特大石不足及骨料生產(chǎn)不平衡導(dǎo)致棄料等問題，本次試驗(yàn)通過開展不同骨料級(jí)配大壩混凝土性能的影響檢測(cè)，研究骨料級(jí)配對(duì)現(xiàn)有大壩混凝土出機(jī)狀態(tài)、使用性能、早期強(qiáng)度的影響程度，進(jìn)而提出降低特大石和大石比例在技術(shù)上的可行性，為工程應(yīng)用提供科學(xué)的試驗(yàn)支撐數(shù)據(jù)。

2 技術(shù)路線

選取大壩四級(jí)配混凝土配合比C18040F90300W9015，依據(jù)目前旱谷地骨料生產(chǎn)情況和運(yùn)輸過程中骨料的跌損情況，選擇7 種骨料級(jí)配，對(duì)7 種級(jí)配骨料進(jìn)行容重和孔隙率試驗(yàn)，然后保證混凝土拌和物性能的前提下，微調(diào)混凝土配合比參數(shù)，砂率變動(dòng)范圍不宜超過2%，單位用水量變動(dòng)范圍不超過3kg/m3，輔助調(diào)整外加劑用量[1]。最后根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，選擇部分配合比進(jìn)行拌和樓實(shí)際生產(chǎn)，確定最終配合比。骨料級(jí)配組合主要體現(xiàn)在特大石的比例從30%持續(xù)降低到20%，大石比例基本不變，中小石的比例從20%提升到26%左右。

表1 旱谷地料場(chǎng)骨料生產(chǎn)及供應(yīng)比例

3 原材料

采用本工程使用的嘉華錦屏P·LH42.5 水泥、卓圣及宣威眾合成Ⅰ級(jí)粉煤灰、JM-Ⅱ緩凝高效減水劑和GYQ-Ⅰ引氣劑、旱谷地料場(chǎng)生產(chǎn)的灰?guī)r粗細(xì)骨料。各類原材料的品質(zhì)均滿足規(guī)范要求。

4 配合比參數(shù)

4.1 混凝土施工配合比

目前澆筑大壩的配合比設(shè)計(jì)參數(shù)為C18040F90300W9015，混凝土坍落度控制在30mm-50mm，含氣量控制在4.5%-5.5%。

4.2 骨料級(jí)配緊密堆積密度及空隙率

圖1 骨料緊密堆積密度試驗(yàn)過程圖

不同粒徑的粗骨料篩除超、遜徑后進(jìn)行組合試驗(yàn)，骨料級(jí)配容重及空隙率的選擇試驗(yàn)結(jié)果見表3。降低特大石含量后，以緊密堆積密度考慮，級(jí)配為特大石：大石：中石：小石=25:30:22:23，空隙率比最優(yōu)級(jí)配大1.1%。

表2 混凝土配合比

表3 大壩工程混凝骨料級(jí)配容重及空隙率試驗(yàn)結(jié)果

表4 變骨料級(jí)配混凝土拌和物性能

表5 變骨料級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

4.3 混凝土配合比參數(shù)選擇及拌和物性能試驗(yàn)

根據(jù)目前使用的施工配合比，在滿足拌和物性能指標(biāo)及和易性要求前提下，合理改變混凝土砂率、單方用水量及外加劑摻量，砂率變動(dòng)范圍不宜超過2%，單位用水量，變動(dòng)范圍不超過3kg/m3。變骨料級(jí)配混凝土拌和物性能影響結(jié)果見表4。

圖2 混凝土拌和物性能檢測(cè)圖（砂率不變）

圖3 混凝土拌和物性能檢測(cè)圖（砂率增加）

由表可知，室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，在不改變基準(zhǔn)混凝土配合比參數(shù)下，各級(jí)骨料比例變量在10%以內(nèi)時(shí)，混凝土拌和物性能可以滿足設(shè)計(jì)要求；增加1%和1.5%砂率時(shí)，需增加0.2/萬(wàn)引氣劑才能保證混凝土拌和物含氣量滿足設(shè)計(jì)要求。砂率增加混凝土出機(jī)口狀態(tài)略顯干澀，坍落度檢測(cè)過程也得到同樣結(jié)果。砂率進(jìn)一步增加0.5%，混凝土拌和物性能與增加1%混凝土拌和物性能基本一致[2]。

5 混凝土抗壓強(qiáng)度

表7 混凝土檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表8 混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

變骨料級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表5，降低特大石含量，增加小石和中石含量后，濕篩為二級(jí)配的混凝土抗壓強(qiáng)度略低于基準(zhǔn)混凝土，但所有骨料級(jí)配混凝土7d 抗壓強(qiáng)度均大于14.5MPa，28d 抗壓強(qiáng)度均大于29.9MPa，變骨料級(jí)配混凝土強(qiáng)度均介于或高于科研單位。

6 生產(chǎn)性試驗(yàn)

6.1 生產(chǎn)性試驗(yàn)配合比

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行拌和樓試生產(chǎn)試驗(yàn)。初步確定的四級(jí)配粗骨料調(diào)整后混凝土生產(chǎn)性試驗(yàn)配合比見表6。引氣劑摻量可根據(jù)原材料品種的不同進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，保證出機(jī)混凝土的含氣量控制在4.5%-5.5%范圍。粗骨料級(jí)配比例為小石：中石：大石：特大石=23：22：30：25。2017 年10 月16 日，采用初步確定的混凝土配合比在墊座-18 倉(cāng)進(jìn)行生產(chǎn)性施工試驗(yàn)。

6.2 生產(chǎn)性試驗(yàn)混凝土拌和物性能

通過對(duì)拌和樓出機(jī)口的混凝土拌和物性能進(jìn)行抽檢和調(diào)整，保證入倉(cāng)的混凝土性能滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)指標(biāo)C18040F90300W9015四級(jí)配混凝土拌和物性能檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表7，出機(jī)混凝土的拌和物性能均滿足設(shè)計(jì)要求。

6.3 生產(chǎn)性試驗(yàn)混凝土抗壓強(qiáng)度

墊座-18 倉(cāng)混凝土生產(chǎn)過程中對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)為C18040F90300W9015 四級(jí)配混凝土的兩種微調(diào)配合比在拌和樓分別抽檢混凝土強(qiáng)度試件?；炷量箟簭?qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見表8，兩種微調(diào)配比的抗壓強(qiáng)度比較接近，略低于室內(nèi)變骨料級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度。

6.4 倉(cāng)面振搗及泛漿效果

圖4 變骨料級(jí)配混凝土現(xiàn)場(chǎng)平倉(cāng)和振搗效果

當(dāng)設(shè)計(jì)指標(biāo)C18040F90300W9015 的四級(jí)混凝土在原砂率不變的情況下，只調(diào)整特大石、中石和小石比例，觀察現(xiàn)場(chǎng)混凝土振搗后的泛漿效果。從四級(jí)配混凝土整個(gè)施工過程來(lái)看，因特大石骨料比例相對(duì)減少，明顯降低混凝土在卸料、平倉(cāng)時(shí)大骨料易分離和集中的現(xiàn)象[3]。有助于提高混凝土的均勻性。變骨料級(jí)配混凝土現(xiàn)場(chǎng)平倉(cāng)和振搗效果見圖4。

7 小結(jié)

①骨料緊密堆積密度試驗(yàn)表明，變骨料級(jí)配后，骨料緊密堆積密度小于最優(yōu)級(jí)配骨料堆積密度，級(jí)配為特大石：大石：中石：小石=25:30:22:23 的空隙率比最優(yōu)級(jí)配大1.1%。②在不改變混凝土配合比參數(shù)下，在骨料改變比例小于10%內(nèi)，變骨料級(jí)配混凝土拌和物性能可以滿足設(shè)計(jì)要求，但以拌和物性能和強(qiáng)度綜合分析，當(dāng)特大石為20%時(shí)，用水量宜增加2kg/m3；而增加1%或1.5%砂率后，混凝土拌和物偏澀，引氣劑含量需提高0.2/萬(wàn)。③濕篩為二級(jí)配的混凝土后，變骨料級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度略低于基準(zhǔn)混凝土，極差為2.6MPa；增加砂率（1%或1.5%）在一定程度上增加了7d 混凝土抗壓強(qiáng)度；在拌和物性能基本一致的情況下，室內(nèi)7d 和28d 變骨料級(jí)配混凝土抗壓強(qiáng)度介于或高于科研單位檢測(cè)值。④生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果表明，原四級(jí)配混凝土的特大石比例進(jìn)行減少調(diào)整，可顯著提高混凝土的在施工過程中的抗分離性和均勻性。

8 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

（1）改變混凝土骨料比例后，骨料的實(shí)際供應(yīng)比例基本上與生產(chǎn)比例相適應(yīng)，杜絕了骨料棄料，目前測(cè)算可減少棄料60 萬(wàn)方，約90 萬(wàn)噸，直接節(jié)省費(fèi)用1800 萬(wàn)元。

（2）減少了60 萬(wàn)方棄料的堆存場(chǎng)地，節(jié)約土地資源。

（3）減少超過60 萬(wàn)方的巖石的開采及產(chǎn)生的浮土、棄渣。并減少加工所產(chǎn)生的廢水、廢渣，減少了對(duì)環(huán)境的污染。