掺石粉混凝土在沐若水电站工程中的应用.pdf

2 0 1 3年第 l 期 ( 第 4 1卷) 黑龙江水利科技 He i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y NO 1 2 01 3 ( T o t a l N o 41 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 2 2 00 4 掺石粉 混凝 土在 沐若水 电站工程 中的应 用 牟 海磊 2 。 。 推 广 应 用 L儿 ” l l _ _ _ =1矽 ( 1 三峡发展 ( 马来 西亚 ) 公司 沐若工程建设部 ； 2 中国长江三峡集团公司 向家坝工程建设部， 四川 宜宾 6 4 4 6 0 0 ) 摘要： 沐若水电站工程是中国长江三峡集团公司海外项 目之一 ， 地处马来西亚婆罗洲岛 捞越州。坝址位于拉让( R a j a n g )河流域源头沐若河上。受地质条件制约， 人工 采用砂岩骨料。由于料场砂岩微风化， 导致人工砂石粉含量偏高， 达到 2 5 左右 经济有效地解决人工砂石粉含量偏高问题， 沐若工程建设部开展了掺石粉混凝土 试验研究并应用。结合试验结果及实际浇筑情况， 阐述了掺石粉混凝土在沐若水 程中应用的可行性 ， 分析了不同石粉掺量对混凝土性能的影响， 并推荐 了适用于 水电工程的掺石粉混凝土配合比， 可供类似工程参考。 关键词： 混凝土； 石粉 ； 性能试验 ； 沐若水电站 中图分类号 ： T V 4 3 文献标 识码 ： A Ap pl i c a t i o n o f Sa n d Po wd e r M i x e d 的砂 骨料 。为 性 能 电工 沐若 Co n c r e t e o n Mu r u m Hy d r o p o w e r P r o j e c t MU Ha i 一 1 e i ， ( 1 T h r e e G o r g e s D e v e l o p m e n t C o m p a n Y( Ma l a y s i a )S D N B H D， ， Ma l a y s i a ； 2 C h i n a T h r e e G o r g e s C o r p o r a t i o n ，Y i b i n 6 4 4 6 0 0， C h i n a ) A b s t r a c t ： M u r u m h y d r o p o w e r p r o j e c t i s o n e o f t h e o v e r s e a s p r o j e c t s o f t h e C h i n a T h r e e G o r g e s Co r p o r a t i o n，l o c a t e d i n t he i s l a n d o f Bo r n e o，S a r a wa k，Ma l a y s i aTh e d a m s i t e i s l o c a t e d i n t h e Mu r u m R i v e r w h i c h i s t h e s o u r c e o f R a n g R i v e r B a s i n C o n s t r a i n e d b y t h e g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ， t h e a r t i fi c i a l a g g r e g a t e i s s a n d s t o n e a g g r e g a t e S i nc e t h e s a n d s t o n e o f t h e q u a r r y s i t e i s we a k we a t h e r e d ， t h e s a n d po wde r o f a r t i fic i a l a g g r e g a t e i s i n h i g h l e v e l ，r e a c h i n g a b o u t 25 I n o r d e r t o s o l v e t h e h i g h l e v e l s a n d p o wd e r p r o b l e m i n a Co s t e f f e c t i v e wa y，t h e p e rfo r ma n c e t e s t s we r e c a i e d o u t b y t h e c o n s t r uc t i o n d e p a r t me n t o f Mu rum h y d r o p o w e r p r o j e c t ， a n d t h e s a n d p o w d e r m i x e d c o n c r e t e w a s u s e d o n s i t e Wi t h t h e r e s u l t s o f t e s t s a n d a p p l i c a t i o n， t h i s pa pe r d e s c r i b e s t he f e a s i b i l i t y o f t h e a p p l i c a t i o n o f t h e s a n d p o w d e r mi x e d c o n c r e t e，a n d a n a l y z e s t h e i n flu e n c e o f d i f f e r e n t s a n d p o wd e r c o n t e nt o n t h e pr o p e r t i e s o f c o n c r e t e ，a n d r e c o mme n d s t h e mi x r a t i o o f s a n d p o wd e r mi x e d c o n c r e t e f o r Mu r u m h y d r o p o w e r p r o j e c t I t i s for s i m i l a r p r o j e c t s r e f e r e n e e Ke y wo r d s ： c o n c r e t e ； s a n d p o w d e r ； p e r f o r me n c e t e s t ； Mu r u m H y d r o p o w e r P r e c t 收稿 日期 2 0 1 2 1 1 _ _ 0 5 作者简介 牟海磊 ( 1 9 8 6 一 ) ， 男 ， 硕士研 究生， 助理工程师 ， 从事水利工程施 工工作。 - 2 2 0 牟海磊： 掺石粉混凝土在沐若水电站工程中的应用 第 1期 1概述 沐若水电站工程地处 马来西亚婆罗洲岛的砂捞 越州 ， 坝址位于拉让 ( R a j a n g )河流域源头沐若河上 。 工程总体布置 由碾压混凝土重 力坝 、 坝后生态 电站 以及下游1 2 k r n 处右岸地面式厂房 、 右岸引水系统等 建筑物组成。受地质 条件 制约 ， 人 工骨料采用砂岩 骨料 。由于料场砂岩微风化 ， 人工砂石粉含量偏高 ， 达到 2 5 左右。已有工程对掺石粉混凝土进行的相 关试验研究及应用 ， 对于高石粉含量骨料 _ l J ， 可将部 分石粉( s P ) 作为掺合料 ， 以“ 粉煤灰 F+石粉 s P ” 的 形式 掺 人 混 凝 土 使 用 ，水 胶 比 表 达 式 为 ： I V ( C+F+ S P) 。为验证沐若 工程混凝土掺 石粉掺和 料的可行性 ， 以及用经济有效 的方法解决 人工砂石 粉含量偏高问题 ， 沐若 工程建设部开展 了掺石粉混 凝土的性能试验研究 ， 并将 掺石粉混凝土应用 于现 场施 工 。 2沐若水 电工程人工砂石粉物理 品质检测 人工砂较高的石粉含量会对混凝土性能及混凝 土拌和物性能产生较不利的影响 ， 主要是 由于石粉 需水量较大 ， 且 易覆裹在骨 料表面 ， 形成裹 粉。 若 将部分石粉作为掺合料 ， 以“ 粉煤灰 +石粉 ” 的形式 掺人混凝土使用 ， 则首先要确定石粉 的品质是否能 够满足混凝 土掺合料 的性能要求 。为此 ， 沐若 工程 试验室开展了砂岩石粉与木胶粉煤灰的物理 品质对 比试验 ， 以及不同 比例 “ 粉煤灰 +石粉 ” 水泥胶砂对 比试验 ， 试验结果见表 1和表 2 。 表 1 石 粉 ( S P) 物理 品质 检 测成 果 由表 1试验数据可见 ， 沐若工程所 用的砂岩骨 料石粉颗粒较粗 ， 细度 为 7 5 ( 0 0 4 5 m m) ， 超 出了 级粉煤灰( 4 5 ) 的标 准； 需水 比为 1 0 8 ， 可以 满足 级粉煤灰( I 1 5 ) 的要求 。 以上对 比试验结果表 明， F+s P( 8 0 ： 2 0 ) 与 F+ S P( 7 0： 3 0 ) 时： 需水 比9 5 ， 能够满足 I 级粉煤灰 的要求 ； 细度为 2 2 1 2 8 7 ， 接近 级粉煤灰的 要求 ； 2 8 d 龄期 的水泥胶砂 的抗压强度 比 7 0 ， 抗 折强度 比 8 0 ； 9 0 d龄期的水泥胶砂 的抗压强度 比 与抗折强度 比均 9 0 。综合分析 以上试验成果 ， 可以认为 ， 以 F+S P ( 8 0 ： 2 0 ) 与 F+S P( 7 0 ： 3 0 ) 比例 掺石粉到混凝土中， 相当于掺入 级粉煤灰。 3 不同石粉掺量对混凝土性 能的影 响 上文的石粉品质试验及不 同比例“ 粉煤灰 +石 粉” 水泥胶砂对 比试验结果 ， 可以推 出以合适 比例掺 加石粉理论上等效于在混凝土 内掺入 I I 级粉煤灰 ， 即在混凝 土中掺入适量的石粉是可行的。为进一步 研究不同掺量石粉对混凝 土性能 的影 响 ， 沐若试验 室继续进行 了不 同石粉掺量对混凝 土性能 的影响试 验 ， 限于篇 幅， 本文只列出了 I I 级配碾 压混凝土 ( 5 0 2 21 2 0 1 3年第 1期 ( 第 4 1 卷 ) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 2 01 3 ( T o t a l N o 4 1 ) ： 5 0) ， 水胶 比 0 5 0 ， 石 粉掺量 0 3 0 的试验结 果 ， 具体见表 3 。 表 3 石粉 ( S P ) 不同掺量碾压混凝土试验结果 试验结果表明， 随着石粉掺量的增加 ， 混凝土抗 压强度会降低 ， 每增加 1 0 掺量的石粉 ， 昆凝土强度 降低约 1 0 2 0 MP a ， 且降低幅度随掺量增加而增 大。因此 ， 石粉掺量应根据需 要合理控制 。由于沐 若工程用于碾压混凝土的人工砂石粉含量在 2 5 一 2 8 左右 ， 与沐若工程技术标准要求 的 1 0 2 2 相差约 3 5 ， 因此在碾压 昆 凝土中， 作 为掺合料 的石粉质量宜控制为人工砂质量 的 3 5 ， 约为 2 O 3 0 k g m 。 4 掺石粉 混凝 土性 能试验 结合上文对不同石粉含量对混凝土性能影响的 分析及沐若工程人工砂 的生产工艺 ， 掺石 粉碾 压混 凝土配合 比见 表 4 ， 相应 的混凝 土性能试验结 果见 表 5 。 表 4 掺 S P碾压混凝土配合 比 从混凝性能试验结果可 以看 出， 按上述配合 比 配置的掺石粉混凝土的凝结 时间、 抗压强度 、 极 限拉 伸值 、 弹 性模 量 以及 抗 冻 、 抗 渗 指 标 均满 足设 计 要求 。 为进一步了解掺石粉后对混凝土热力学性能以 及变形性能 的影响 ， 按上述配合 比制作 了试件 进行 绝热温升与 自生体积变形试验 ， 试验结果 见图 1和 图 2。 拟定混凝土绝热温升表达式为 ： T l=1 6 7 - 1 5+ ( C l 8 0 1 5 W6 R C C， 3 0 ： 4 0 ： 3 0 ) 7 1 2=1 8 6 ,r 2 2+ ( C 1 8 o 2 0 W6 R C C， 3 0 ： 4 0 ： 3 0 ) - - - 22 2 - ? = 1 9 5 ,r 2 3+ ( C 1 8 o 2 0 W1 0 R CC， 5 0 ： 5 0) 绝热温升试验结果表明 ， 3个标号的掺石粉碾压 混凝土均在 1 5 d 左右达 到最 高温度 ， 其 中三级配 c 1 5 W6碾压混凝 土最高温升 1 6左右 ， 三级配 C 2 0 F 5 0 W6碾压混凝土最高温升1 8左右 ， 二级配 C啪2 0 F 5 0 W1 0碾压混凝土最高温升1 9左右 ； 自生 体积变形试验结果表明， 3个标号的掺石粉碾压混凝 土设计龄期 的 自生体积变形量值 3 51 0 ， 其 中 三级配 C 1 5 W6碾压混凝土 自生体积变形较小 ， 为 3 0m 左右， 三级配 C啪2 0 F 5 0 W6碾压混凝土与二 级配 C 2 0 F 5 0 W1 0碾压混凝土 自生体积变形过程 牟海磊 ： 掺石粉混凝土在沐若水 电站工程 中的应用 第 1期 及量值基本一致 ， 为 3 51 0 左右 。 2 5 2 0 杀 臻 l 。 涮 5 1 2 3 4 5 5 7 8 9 1 01 1 12 1 31 41 5 16 1 71 81 9 2 02 1 22 23 2 4 25 2 627 2 8 龄期，d 图 1 掺石粉碾压混凝土绝热温升 曲线 L 0 tt l l d 图 2 掺石粉碾压混凝土自生体积变形 曲线 5 现场应用 沐 若 工 程 主 体 大 坝 工 程 碾 压 混 凝 土 约 1 4 4万 m ， 常态混凝 土约 1 4 6万 m 。为 经济有 效 解决砂岩骨料 石粉含量高问题 ， 结合掺石粉 混凝 土 试验研究结果 及推荐的配合 比， 沐若工程碾 压混凝 土及常态混凝土浇筑均采用了掺石粉混凝土 J 。截 至 目前 ， 沐若 工程 大 坝主 体 已完成 混 凝 土浇 筑 约 1 4 5万 m ， 从现场浇筑情况来看 ， 按推荐配合 比生产 的掺石粉混凝 土工作度 良好 ， 能够满足现场施工需 要 ， 在 良好的质量控制条件下 ， 掺石粉混凝土质量优 良， 各项指标均满足设计要求。2 0 1 1年 1 0月 9日下 午 ， 在大坝 0 9 坝段防渗层取 出了一根直径2 1 9 e m、 长度1 0 3 5 1 T I 的完整碾压混凝土芯样 ( 图 3 ) ， 取 出的 芯样表面光 滑 、 骨料 分布均 匀、 结 构致 密。实 践表 明 ， 掺石粉混凝土在沐若工程的应用是成功的。 图 3 沐若工程大坝 9 坝段防渗层碾压混凝土芯样 6 结 论 1 ) 试验研究表明， 沐若工程的砂岩石粉颗粒较粗 ， 细度为 7 5 ( 0 0 4 5 m m) ， 需水比为 1 0 8 ， 以 F+ s P( 8 0 ： 2 0 ) 与 F+ S P( 7 0 ： 3 0 ) 比例进行掺加时， 需水量比、 细度 以及各龄期水泥胶砂强度 比均达到 I I 级粉煤灰及以上 的要求， 按 F+ S P ( 8 0 ： 20) 与 F+ S P( 7 0 ： 3 0 ) 比例掺石粉 到混凝土中， 相当于掺入 级粉煤灰。 2 ) 不 同石粉掺量对混凝土强度影响的试验研究 表明， 混凝土抗压强度随石粉掺量的增大而减小 ， 在 石粉掺量在 0 3 0 ， 每增大 1 0 石粉掺量 ， 相应 的混凝土强度 降低在 1 02 0 M P a ， 且降低幅度随 着掺量增大而增大 。 3 ) 综合考虑沐若工程人工砂石粉含量及沐若工 程技术标准要 求 ， 沐若工程碾压混凝土石粉掺量 宜 为人工砂质量的 3 5 ， 常态混凝 土石粉掺量宜 为人工砂质量的 2 3 ， 相应的 ， 为合理经济地进 行微弱风化砂 岩骨料 的生产 和使用 ， 沐若工程人工 砂石粉含量分别按碾压混凝 土 2 2 2 7 控制 ， 常 态混凝土 1 0 2 2 控制。 4 ) 按本文中掺石粉配合 比进行的混凝土性能试 验 、 热力学及 自生体积变形试验结果表明， 按合适 比 例掺加石粉的混凝土各项性能均可以满足设计指标 要求 ， 部分指标甚至稍有提升。 5 ) 现场实际浇筑表 明， 按 当前配合 比生产的混 凝土工作度 良好 ， 取出的混凝土芯样表面光滑 、 骨料 分布均匀 ， 结 构致密 ， 混凝 土质量优 良。实践表 明， 掺石粉混凝土在沐若工程的应用是成功的。 6 ) 本文只针对砂岩骨料掺石粉混凝 土进行 了试 验研究 ， 对于其它岩性骨料尚需进一步研究 。 参考文献 ： 1 刘数华 ， 阎培渝 石粉作为碾压混凝土掺合料的 利用和研究综述 J 水利发 电， 2 0 0 7， 3 3 ( 1 )： 6 9 71 2 李兴贵 高石粉含量人工砂在混凝 土中的应用 研究 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 4 ( 叭) ： 6 6 7 1 3 成胜权 ， 王琛 ， 丁琳 饱 和粉煤灰混凝土早期强 度与含水率关系的试验研究 J 黑龙江大学工 程学报 ， 2 0 1 2， 0 3 ( 0 2 ) ： 1 7 2 1 - - - - 2 2 3 - 0 螗 加 皇_ 垂 毒草 蒜