石屑人工砂及人工砂混凝土在惠州抽水蓄能电站工程的应用.pdf
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1、 第 6期 2 0 1 4年 6月 广东水利水电 GUANGD0NG W ATER RES0URCES AND HYDR0P 0W ER No 6 J u n 2 0 1 4 石屑人工砂及人工砂混凝土在惠州 抽水蓄能电站工程的应用 术 谢 鸿 ,王 立华 ,钟 华 ,刘 佳 ( 1 中国水利水电第十四工程局有限公 司广东分公司,广东 广州 5 1 0 8 0 0; 2 广东省水利水电科学研 究院,广东省水利重点科研基地 ,广东 广州 5 1 0 6 3 5 ) 摘要 :在 惠州抽水蓄 能电站施 工过 程 中,研 究利 用碎石 系统 的花 岗岩石 屑 生产人 工砂 ,并用 于水道 混凝 土,取
2、得 成 功。石屑生产人工砂 1 4 5 3万m ,各项品质指标合格,质量稳定;浇筑常态混凝土2 8 2万 m ,各项性能指标满足设计 要求。与河砂混凝土相比,石屑人工砂混凝土含气量和泌水率较小,强度较高,单价较低 ,节省投资4 7 2万元。实践表 明,利 用石屑 生产人工砂 浇筑混凝 土 ,既 可避 免河砂 过度开采 ,节约 资源,保护 河堤 ,保护环境 ,又能节省投 资。 关键词 :石屑人 工砂 ;混凝土 ;性 能 ;应用 中图分类号:T V 4 3 1 文献标志码:B 文章编号:1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 4 ) 0 60 0 6 0 0 4 1工程概 况 惠州抽水蓄能
3、 电站位于广东省 惠州市博罗县 ,距 深圳市 7 7 k m,距广州 1 1 2 k m,为高水头大容量纯抽 水蓄能电站 ,服务于广东省电网。上库正常蓄水位 为 7 6 2 1 1 1 ,死水位为 7 4 0 m,调节库容为 2 7 4 0万 m ;下 库正常蓄水位为 2 3 1 IT I ,死水位为 2 0 5 r n ,调节库容为 2 7 6 7万 IT I ,装 机 容 量 为 2 4 0 0 MW,平 均 水 头 为 5 3 2 4 0 1 1 1 。蓄能容量为 3 4 0 6 5 3 MW h 。到设计水平 年 2 0 1 0年 ,年发电量为 4 5亿 k W - h ,年抽水 耗电
4、量 为 6 O 0 3亿 k W h 。水库为周调节。 惠州抽水蓄能电站是在广东省 内兴建 的第二座大 型抽水蓄能电站 ,它的建设是广东 电源优化调整的必 然选择 ,也是“ 西电东送” 的必要配套工程 。建设单位 为广东蓄能发电有限公司。投资方为广东省广电集团 公司、广东核电投资公司和国家开发投资公司 ,由广 东省水利电力勘测设计研究院负责设计 。 惠州抽水 蓄能 电站 枢纽布置及 水工建筑 物包括 : 上 水 库 ,总 库 容 为 3 1 7 1万 m ,调 节 库 容 为 2 7 4 0万 1T I 。设计 1座主坝和 4座副坝 ,主坝采用全 断面碾压混凝土重力坝 ,坝顶长为 1 5 6
5、1T I ,最大坝高 为 5 6 1 m,重力 坝段坝顶 高程为 7 6 4 3 6 m。 下水 库 ,总库容 为3 1 9 1 万 m ,调节库容 为 2 7 6 7万 H I 。 设计 1 座主坝和 1座副坝 ,主坝采用全断面碾压混凝 土重力坝 ,坝顶长为 4 2 0 m,最大坝高为 6 1 1 7 lq l ,重 力坝段坝顶高程为2 3 4 9 6 IT I 。输水系统,枢纽中布 置 2套输水系统 ,采用 1管 4机供水方式。厂房 系 统。建设过程 中,碎石 系统 每天产 生约 2 0 0 4 0 0 IT I 的石屑 ,石屑堆放需要大量 占地 ,必须支付征地费用 ; 运到堆场 ,需要运
6、输费用 ;同时污染环境 ,需要采用 工程措施 以减小这种影响,需 要工程 费用。建设单位 将石屑进行破碎 、筛分 、调整级配后 ,在水道混凝土 中成功应用 ,取得 良好的经济效益和工程质量 。 2原材 料 惠州抽水蓄能电站人工砂混凝土所用 原材料包括 广州越堡水泥厂“ 金羊牌” P 0 4 2 5 R,物理性 能见表 1 ;东莞沙角电厂 I 级煤灰,物理性能见表 2 ;外加剂 为意大利 马贝 S xC l ,检 验结果 见表 3;地表 山溪 水 ;碎石系统石屑人 工砂 ,细度模 数在 2 53 1之 间 ,试验用砂细度模数 F M 为 2 9 ,物理性能 见表 4; 东江河河砂细度模数 F M
7、在 2 6 3 0之间 ,试验用砂 细度模数 F M 为 2 8 ,物理性能见表 5 ;粗集料为花 岗 岩碎石 ,二级配为 5 2 0 m m、2 0 4 0 m m。 收稿 日期 :2 0 1 4 0 4 1 0 ;修 回日期 :2 0 1 4 0 5 04 作者简介:谢鸿( 1 9 6 6 ) ,本科, 从事水工大体积混凝土研究及工程质量检测研究。 本项 目由广东省水利厅资助 ,项 目编号 2 0 0 6 1 0 。 6 0 2 0 1 4年 6月 第6期 谢鸿。等:石屑人工砂及人工砂混凝土在惠州抽水蓄能电站工程的应用 N o 6 J u n 2 0 1 4 品质指标 检测值 1 2 5
8、2 5 3 4 结论 检测项 目符合 D L T 5 0 5 51 9 9 6标准要求 9 5 9 3 3 1 O 3 从图 1可 知 ,人 工 砂 2 5 m m 的 累 计 筛 余 为8 9 8 稍低于下限( 9 0 ) ,颗粒级配组成一般。 3 0 4 ,稍超出上限( 2 5 ) ;0 1 6 m m的累计筛余为 1 0 0 8 O 6 0 撰 砥;4 0 2 0 O 一一 一 一。 。 , , 。 。 一 r , 一 _ 一 5 2 5 1 _ 2 5 063 0_31 5 筛孑 L 尺寸 mm 人工砂颗粒级配曲线 - 中砂下限 图 1 人 工砂颗粒 级配 曲线示意 表 5 东江河砂检
9、验成果 0 1 6 中砂上限 61 2 0 1 4年 6月第 6期 广东水利水电 N o 6 J u n 2 0 1 4 从图 2可知 ,东江河砂属中砂 ,0 3 1 5 m m累计筛 余率为 9 1 6 3 ,含量偏多 ,小于 0 1 6 m m 的细颗粒 含量仅为 2 左右 ,颗粒级配组成不 良。 l 0 o 8 0 6 0 坚4 o 噩 jj 2 0 0 -一 。 , _1 。 l , l - 。 - , 5 2 5 1 2 5 0 6 3 O3l 5 O 1 6 筛孑 L 尺寸 m m , 中砂下限 中砂上限 累计筛余曲线 图 2东江河砂颗粒级 配曲线示 意 3混凝土试验结果 东江河
10、砂 细 度 模 数 在 2 63 0间 波 动 ,小 于 0 1 6 m m的细颗粒含量仅 2 左右,虽属 中砂 ,但 颗 粒级配组成不 良,增大了细骨料 的空隙率 ,需较多的 胶材浆体包裹和填充 ,这对混凝 土拌 合物的施 工 ( 泵 送) 性能造成一定的影 响 ,为满足混凝土拌合物性 能 及成型外观质量的要求 ,配合 比设计时采用 3 5 粉煤灰代砂的技术方案 ( 见表 6 ) 。 惠蓄电站碎石系统生产 的人工砂颗粒级配组成一 般 ,细度模数为 2 9 ,石粉含量为 4 一1 2 ,当坍落 度相同时 ,人工砂混凝土 的砂率较河砂混凝土大 2 左右,单位用水量多 1 4 k g m 左右,这
11、主要 由于人工 砂 颗 粒 表 面 粗 糙 ,且 石 粉 含 量 较 高 ,比表 面 积 较 大 j ,需要更多的水份和水泥浆润湿、包裹细骨料 的表面 ,同时人工砂颗粒尖锐 ,相互之间存在搭桥等 作用 ,对相邻颗粒的运动存在阻碍作用 ,从 而增加 了 单位用水量 。 当坍落度相同时,人工砂混凝土拌合物的含气量 和泌水率较河砂混凝土低 ,和易性和可泵性较优 ,湿 表观密度相 同。人工砂颗粒棱角尖锐 ,对气泡具有刺 破的作用 ,不利于气泡稳定 ,导致混凝土 中含气量减 小 ,提高混凝土 的强度。人工砂含有一定 量 的石粉 , 比表面积大,混凝土 中水份逸 出相对 困难 ,从而能减 小新拌混凝土的泌
12、水率 ,改善混凝土的泌水性 ,同时 混凝土的粘性增加 ,不容易产生流浆和离析现场 ,改 善混凝土的凝聚性和可泵性能,以提高混凝土 的施工 性能。 当水胶比相同时 ,人工砂 混凝土 7 d和 2 8 d龄期 强度分别为 3 8 2 MP a和 5 0 4 MP a ,河砂混 凝土强度 分别为 3 4 2 M P a和 4 6 8 M P a ,考虑粉煤 灰代砂 的增 强作用 ,人工砂混凝土比河砂混凝土 7 d和 2 8 d强度 分别高 1 5 和 1 2 。当坍落度和强度相同时 ,人工砂 混凝土的水泥用量较河砂混凝土约少 7 k g n l ,这主要 是由于人工砂颗粒表面粗糙 ,改善了与水泥浆体
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